DE1475680B1 - Kugelgelenkartige Rohrverbindung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einekugelgelenkartige Verbindung zwischen zwei Rohren, mit einem an dem ersten Rohr befindlichen ersten Kupplungsstück, das außenseitig zumindest teilweise als Gelenkkugel ausgebildet ist, und mit einem an dem zweiten Rohr befindlichen zweiten Kupplungsstück, das an einem die Gelenkkugel übergreifenden glockenförmigen Teil einen in radialer Richtung elastisch dehnbaren, die Gelenkkugel des ersten Kupplungsstücks umfassenden Dichtschurz aufweist, bei der der Dichtschürz von einem an dem zweiten Kupplungsstück befindlichen Dicht- und Gleitring ausgeht, sich von diesem Dicht- und Gleitring aus in Richtung zum zweiten Rohr erstreckt und im ungespannten Zustand einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als der größte Durchmesser der Gelenkkugel und bei der der Dicht- und Gleitring eine der Gelenkkugel angepaßte kugelig geformte innere Begrenzungsfläche aufweist, und zwischen Gelenkkugel und glockenförmigem Teil ein Spalt vorhanden ist, der sowohl eine axiale Bewegung der Kupplungsteile als auch den Zutritt des Betriebsmediums zu dem Dichtschurz gestattet.

Manche derzeit gebräuchlichen Rohrverbindungen für hohen Überdruck und hohe Temperatur erfordern entweder eine sehr genaue Bearbeitung oder einen sehr guten Paßsitz, wenn die Rohrverbindung wirkungsvoll abgedichtet sein soll. Andererseits kann bei einer solchen Konstruktion die thermische Expansion der Gelenkverbindung die axiale oder rotierende Bewegung der relativ zueinander beweglichen Teile des Gelenks behindern oder sogar unterbinden. Eine derartige Wärmeexpansion kann auch mit einer thermischen Längenausdehnung der Leitungen, die durch die Rohrverbindung aneinandergeschlossen sind, zusammentreffen.

Es ist bereits eine kugelgelenkartige Rohrverbindung bekanntgeworden (USA.-Patentschrift 541164), bei der ein Ende eines ersten Rohres außenseitig wenigstens zum Teil kugelförmig ausgebildet ist und bei der dieses Ende des ersten Rohres in ein Kupplungsstück eines zweiten Rohres hineinragt, das einen die Gelenkkugel übergreifenden glockenförmigen Teil aufweist, an dem ein gegen das kugelförmige Ende anliegender Dicht- und Gleitring sowie ein elastischer Dichtungsring befestigt ist, der einen kleineren Innendurchmesser als der maximale Durchmesser des kugelförmigen Endes des ersten Rohres aufweist. Eine derartige Rohrverbindung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie infolge der Auswahl des Dichtringwerkstoffes nicht für hohe Temperaturen geeignet ist.

Es ist auch bereits eine kugelgelenkartige Rohrverbindung bekanntgeworden (USA.-Patentschrift 2 117 152), bei der das eine Ende eines Rohres mit mehreren zueinander konzentrischen, auf ihren Außenseiten wenigstens teilweise kugelförmig ausgebildeten Ringen versehen ist, über die jeweils ein hohlzylinderförmiger Dichtschurz geschoben ist, die an einem Ende des anderen Rohres ebenfalls konzentrisch zueinander ausgebildet sind. Eine derartige Gelenkverbindung eignet sich zwar für hohe Temperaturen und die beiden Rohre können auch eine axiale Bewegung durchführen, ohne die Abdichtung zu beeinflussen, jedoch kann dieses Ziel lediglich durch eine Mehrfachanordnung von Dichtschurzen erreicht werden, da eine einwandfreie Abdichtung mit nur einem Dichtschurz nicht möglich ist.

Es ist weiterhin bereits eine kugelgelenkartige Rohrverbindung durch die USA.-Patentschrift 3 007 720 bekanntgeworden, bei der auf der Druckmittelseite ein konischer Federring aus Stahl vorgesehen ist, der die Gelenkkugel gegen einen Gleitring gedrückt hält. Eine derartige Rohrverbindung eignet sich zwar für hohe Temperaturen, jedoch tritt bei einer Axialverschiebung der Kupplungsteile gegen die Kraft der Feder eine Undichtigkeit der Verbindung auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung entsprechend der USA.-Patentschrift 541 164 an sich bekannte hohlzylindrische Dichtschurze auszunutzen, diese aber so auszubilden, daß eine Axialverschiebung der beiden Kupplungsstücke aufeinander zu in solchem Maße möglich ist, daß, wenn dabei die Gleitringdichtung ausfällt, noch die Schurzdichtung wirksam ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtschurz aus Metall besteht, hohlzylindrisch ist, in tangentialem Dichtschluß mit der Gelenkkugel steht, in seiner axialen Erstreckung über den größten Durchmesser der Gelenkkugel hinausgeht und auch bei Abheben der Gelenkkugel von dem Dicht- und Gleitring dichtend an der Gelenkkugel anliegt.

Auf Grund dieser Konstruktion beeinträchtigt eine Wärmeexpansion in Längsrichtung oder eine begrenzte Längsbewegung der Leitungen, die durch das Kugelgelenk miteinander verbunden sind, die Abdichtung nicht. Die erfindungsgemäße Rohrverbindung eignet sich dabei sowohl für unter Unterdruck wie auch unter Überdruck stehende Medien bei hoher Temperatur. Das Rohrgelenk kann ohne weiteres ohne Beeinträchtigung der Abdichtung sowohl auf Grund von Temperaturschwankungen oder auch aus anderen Gründen entstehende axiale und diametrale Bewegungen in der Gelenkverbindung aufnehmen. Das Rohrkugelgelenk selbst kann ganz aus Metall bestehen, und zu seiner Herstellung ist keine kostspielige Bearbeitung mit engen Toleranzen erforderlich.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsformen erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rohrkugelgelenk,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Rohrkugelgelenks in gegenüber F i g. 1 vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform des Dichtschurzes, der in dem Rohrkugelgelenk der F i g. 2 verwendbar ist,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrkugelgelenks.

Die in F i g. 1 dargestellte kugelgelenkartige Rohrverbindung 10 (Rohrkugelgelenk) umfaßt ein äußeres Kupplungsstück 12 mit einem Muffenende 14 und einem Schweißstutzen 16, der gebrochen dargestellt ist und zur Befestigung an einer nicht gezeigten Leitung für das strömende Medium dient. Ein Kanal 18 des Kupplungsstückes 12 möge ein heißes, unter Überdruck stehendes Medium, beispielsweise Dampf, in einer der beiden Richtungen leiten. Der Einfachheit halber wird das strömende Medium im folgenden gelegentlich als »Flüssigkeit« bezeichnet. Die Innen-

fläche des Muffenendes 14 besteht aus der Zylinderinnenwand 20, einer radialen Stirnfläche 22 und einer abgeschrägten Fläche 24, die zu dem Kanal 18 des Schweißstutzens 16 führt. Weiter hat das Muffenende 14 einen nach außen ragenden Radialflansch 26 mit einer planen Stirnwand 28.

In diesem Muffenende 14 ist ein zum Teil kugeliges Ende, die Gelenkkugel 30 eines inneren Kupplungsstückes 32, derart angeordnet, daß sie gegenüber dem Muffenende drehbar und begrenzt axial verlagerbar ist. Das innere Kupplungsstück umschließt einen Kanal 34, der mit dem Kanal 18 in Verbindung steht. Der Kanal 34 des inneren Kupplungsstückes 32 hat einen nach außen sich erweiternden Teil 36, wodurch in der üblichen Weise eine axiale Falschausrichtung des Kupplungsstückes 32 die Strömung des Mediums an der Verbindungsstelle des Kanals 18 und des erweiterten Teils 36 nicht beeinträchtigt. An dem Kupplungsstiick 32 ist als integraler Teil ein Schweißstutzen 38 angefügt, der zum Teil abgebrochen dargestellt ist. Er dient dazu, das Kupplungs-

k stück 32 an eine nicht dargestellte Strömungsleitung ' anzuschließen.

An dem Radialflansch 26 des Muffenendes ist ein aus einem Stück bestehender metallischer Dicht- und Gleitring 40 starr befestigt, der mit einem radialwärts ragenden Befestigungsflansch 42 versehen ist. Der Befestigungsflansch hat plane innere und äußere Abschlußflächen 43 bzw. 45; er ist an die Stirnwand 28 des Radialflansches des Muffenendes angeschmiegt und praktisch dichtend mit dieser verbunden. Hierzu sind mehrere Schrauben 44 vorgesehen, die beide Flansche 42 und 26 durchziehen und mit Muttern 47 gesichert sind. Die Zwischenfläche zwischen den Flanschen 26 und 42 ist mit einem deformierbaren, statisehen Dichtring 46 versehen, der aus drahtverstärktem Asbest besteht. Er ist in einer an dem Muffenende 14 ausgebildeten Nut angeordnet und wird in innigen Kontakt mit den beiden Flanschen gepreßt, wenn die Muttern 47 auf den Schrauben 44 angezogen werden.

An dem inneren Ende geht die äußere Abschlußfläche 45 des Flansches 42 in eine zylindrische Wand 48 über, die eine Öffnung 50 umschreibt. Diese öffnung ist etwas größer als der Schweißstutzen 38, den sie umgibt, so daß ein Spielraum für eine axiale Schiefstellung der Kupplungsstücke 12 und 32 gegeneinander vorhanden ist. Die Wand 48 geht in eine konkave, ringförmige Lagerfläche 52 über, die mit dem entsprechenden Teil der Gelenkkugel 30 in engem Oberflächenkontakt steht. Zwischen der schrägen Wand 24 und der Gelenkkugel 30 ist ein ringförmiger Spaltraum 53 gebildet, der einen Teil des in der Gelenkverbindung geleiteten Mediums in das Muffenende 14 einströmen läßt. Der Spaltraum 53 ermöglicht auch unter gewissen, später näher erläuterten Betriebsbedingungen eine beschränkte axiale Bewegung der beiden Kupplungsstücke 12 und 32 relativ zueinander.

Mit der konkaven Lagerfläche 52 wirkt ein in Achsrichtung bewegliches Ringlager 54 zusammen, das in dem Muffenende 14 nächst der radialen Stirnfläche 22 aufgenommen ist. Sein Außendurchmesser ist kleiner als der Durchmesser der Zylinderwand 20, so daß sich das Ringlager 54 in axialer Richtung frei in letzterer bewegen kann. Diejenige Stirnfläche des Lagers 54, die der radialen Stirnfläche 22 zugekehrt ist, ist mit mehreren Einsenkungen 56 versehen, von denen nur eine gezeigt ist. In jeder Einsenkung ist eine Druckfeder 58 angeordnet, die das Ringlager von der radialen Stirnfläche 22 wegdrückt und in festem Kontakt mit der Gelenkkugel 30 des Kupplungsstückes 32 anpreßt. Eine oder auch mehrere der Einsenkungen 56 sind mit einem Stift 59 versehen, der in eine entsprechende Einsenkung in der radialen Stirnfläche 22 hineinragt, um auf diese Weise eine Drehung des Ringlagers 54 gegenüber dem Kupplungsstück 12 zu verhindern.

Diejenige Fläche des Ringlagers 54, die mit der Gelenkkugel 30 in Kontakt steht, ist mit einer gekrümmten, ringförmigen Pfanne 60 versehen, die mit der Gelenkkugel 30 in festem Oberflächenkontakt steht. Die Gelenkkugel 30 des Kupplungsstückes 32 ist demnach für eine beschränkte universelle axiale Schiefstellung in dem Kupplungsstück 12 zwischen den Lagerflächen 52 und 60 und für eine begrenzte Beweglichkeit der Kupplungsstücke 12 und 32 zu- und voneinander, soweit es der Spaltraum bei 62 zwischen dem Ringlager 54 und der radialen Stirnfläche 22 und dem Spaltraum 53 gestatten, eingebaut.

Bei einer derartigen Bewegung und auch, wenn die Kupplungsstücke 10 und 12 in Ruhe sind, schmiegt sich an die Gelenkkugel 30 in tangentialer Richtung die Innenfläche eines zylindrischen, etwas elastisch dehnbaren Dichtschurzes 70 flüssigkeitsfest abdichtend an. Der Dichtschurz ist ein integraler Teil des Dicht- und Gleitrings 40. Die radiale Dicke der Wand des Dichtschurzes 70 ist relativ klein und der Innendurchmesser des Dichtschurzes vor dem Zusammenbau des Rohrkugelgelenks 10 ist kleiner als der Durchmesser der Gelenkkugel 30, gemessen in einer durch den Mittelpunkt 71 der Gelenkkugel gehenden Ebene. Demzufolge wird beim Zusammenbau des Rohrkugelgelenks 10 der Dichtschurz 70 von der Gelenkkugel in diametraler Richtung ausgedehnt und dadurch unter radiale Zugspannung gesetzt, so daß er sich an die Gelenkkugel 30 mit einer bestimmten Kraft anlegt, die von der Dicke des Dichtschurzes 70, von dessen Durchbiegung und Material abhängt.

Zu beachten ist, daß die Außenwände des Dichtschurzes 70 innerhalb der Zylinderinnenwand 20 liegt. Da das axial verschiebliche Ringlager 54 nicht gegen die Zylinderwand 20 oder die anschließende radiale Stirnfläche 22 abgedichtet ist, gelangt das in der Rohrverbindung strömende Medium durch die Spalträume 53 und 62 hinter das Ringlager 54 und drückt gegen die Außenfläche des Dichtschurzes 70. Folglich nimmt die Wirksamkeit des Dichtschurzes 70 bei jeder Erhöhung des hydrostatischen Flüssigkeitsdruckes proportional zu.

Der Dichtschurz 70 bewirkt eine erste dynamische Abdichtung an der Gelenkkugel 30. Die Zwischenfläche zwischen der Lagerfläche 52 und der Gelenkkugel 30 stellt eine zweite dynamische Abdichtung dar. Es ist jedoch klar ersichtlich, daß eine Expansion der Leitungen oder der an die Leitungen angeschlossenen Stützen 16 und 38, die ausreicht, um die zweite Abdichtung zu beeinträchtigen, in keiner Weise die erste Abdichtung stört, ungeachtet des Ausmaßes der Expansion und/oder axialen Schiefstellung der Kupplungsglieder 12 und 32.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des Rohrkugelgelenks sieht einen austauschbaren Dichtschurz 72 vor. Für bestimmte Betriebsbedingungen ist ein solcher Dichtschurz 72 besonders vorteilhaft, etwa wenn in dem strömenden Medium mitgeführte

Abriebteilchen eine ungewöhnlich starke Abnutzung des Dichtschurzes verursachen. Der Dichtschurz 72 ist mit einem Radialflansch 76 versehen, der in einer Ausnehmung 78 des Flansches 26 a liegt und zwischen deformierbaren metallischen Dichtringen 80 und 82 eingespannt ist, weiche in Nuten der Flansche 42 a bzw. 26 α angeordnet sind. Auf diese Weise läßt sich der Dichtschurz bequem ersetzen, wenn er nicht mehr wirksam ist. Im übrigen ist das Rohrkugelgelenk 10 a praktisch ebenso konstruiert wie das Rohrkugelgelenk 10 mit der Ausnahme, daß das axial verschiebliche Ringlager 54 (F i g. 1) weggelassen ist.

Wenn das Kugelgelenk 10 α relativ kalte, unter Überdruck stehende Medien leitet, bietet die thermi- "15 sehe Expansion der zugehörigen, nicht gezeigten Strömungsleitungen keine Schwierigkeit, und die von dem strömenden Medium ausgeübten Kräfte in der Gelenkverbindung reichen aus, um die Gelenkkugel 30 α in der Lagerfläche 52 α aufsitzen zu lassen.

Wenn das geleitete Medium relativ heiß ist, kann die zweite Abdichtung, die normalerweise längs der Zwischenfläche der konkaven Lagerfläche 52 α und dem entsprechenden Segment der Gelenkkugel 30 α stattfindet, wirksam sein oder auch nicht, da diese zweite Abdichtung von der Temperatur des Mediums abhängt, und zwar davon, ob diese ausreicht, um die Strömungsleitungen in dem Maße sich ausdehnen zu lassen, daß die Gelenkkugel 30 α von der Lagerfläche 52 a abgehoben wird.

Zwar sind die Rohrkugelgelenke 10 und 10 α besonders zweckmäßig für heiße unter Überdruck stehende Medien, sie lassen sich jedoch auch für Unterdruck verwenden, weil die Dichtschurze 70 und 72 während des Zusammenbaus der Rohrverbindungen durch ihre zugehörigen Gelenkkugeln 30 bzw. 30 a in diametraler Richtung elastisch ausgedehnt werden. Auf diese Weise wird unabhängig von einem Überoder Unterdruck des strömenden Mediums in der Rohrverbindung eine bestimmte Abdichtung erzielt.

Beide Dichtschurze70 und 72 (Fig. 1 und 2) können mit einem ringförmigen Einsatz versehen werden, wie dies in F i g. 3 für den Dichtschurz 72 a bei 84 dargestellt ist. Der Einsatz 84 kann aus Teflon, Nylon oder aus einem anderen Metall, wie für die Gelenkkugel 30 α und den Dichtschurz 72 α verwendet ist, sein. Wird der Einsatz 84 aus Metall gefertigt, so nimmt man vorzugsweise ein Metall mit einem höheren Wärmedehnungskoeffizienten, als die Metalle der Gelenkkugel 30 α und des Dichtschurzes 72 a haben. Bei dieser Ausbildung gibt es keinen oder doch nur einen geringen Schwund der ursprünglichen Ringspannung in dem Einsatz, wenn das Rohrkugelgelenk 10 oder 10 α für heiße Medien verwendet wird, und die abdichtende Wirkung bleibt für Über- und für Unterdrücke bestehen.

Das Rohrkugelgelenk 10 b der F i g. 4 enthält ebenfalls den neuartigen axialen Dichtschurz. Es weist außerdem noch zusätzliche Merkmale auf, die es besonders zweckmäßig für Arbeitsdrucke in der Höhe von 2500 psi (175 at) und Temperaturen in der Höhe von 670° F (355° C) machen.

In ähnlicher Weise wie bei den schon beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Rohrkugelgelenk 10 b ein inneres Kupplungsstück 32 b mit einem teilweise kugeligen Ende der Gelenkkugel 30 b auf, die innerhalb eines mit einem Muffenende 14 b versehenen Kupplungsstückes 12 b angeordnet ist. Die Kupplungsstücke 12 b und 32 b sind mit Schweißstutzen 16 b und 38 b versehen, die dazu dienen, das Rohrkugelgelenk in einer Strömungsleitung zu installieren, die beispielsweise Sattdampf des genannten Druckes und der genannten Temperatur führt.

Eine radiale Wand 22 b geht in eine eine öffnung 20 b umschließende Innenwand des Muffenendes 14 b über. Die radiale Wand 22 b ist mit einem Loch versehen, in dem ein Arretierstift 59 b aufgenommen ist, welcher in eine entsprechende Ausnehmung an einem benachbarten ringförmigen Lager 54 b hineinragt. Das Ringlager 54 b haltert mehrere Druckfedern 58 b in Einsenkungen, von denen jeweils nur eine dargestellt ist. Die Federn drücken gegen die radiale Wand 22 b und zwingen das Ringlager in axialer Richtung in Kontakt mit der Gelenkkugel 30 b. Im Gegensatz zu der Konstruktion des Lagers 54 (F i g. 1) hat das Lager 54 b eine plane, schräge Innenwand 90, die den Kontakt mit der Gelenkkugel 30 b praktisch nur längs einer Linie herstellt. Weiter ist das Lager 54 b mit Kupfer überzogen, um im Bereich des Gleitkontaktes mit dem benachbarten Teil der Gelenkkugel den Abrieb möglichst zu vermeiden.

Auf der anderen Seite sitzt die Gelenkkugel 30 & mit vollem Oberflächenkontakt in einer konkaven ringförmigen Lagerfläche 52 b, die zu einem kombinierten Dicht- und Gleitring 40 b gehört. Der Ring 40 b besteht aus einer Aluminium-Bronze-Legierung. Er weist einen in einem Stück angefügten Radialflansch 41 b und einen zylindrischen Dichtschurz 70 b auf. Letzterer wird beim Zusammenbau des Rohrkugelgelenkes in gleicherweise diametral nach außen gedrückt, wie dies im Zusammenhang mit dem Rohrkugelgelenk 10 bereits beschrieben wurde. Da der Schurz 70 b aus Aluminium-Bronze einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat und von dem Metall des Kupplungsstückes 32 b verschieden ist, findet die relative Drehung und/oder die Schiefstellung der Kupplungsstücke bei nur geringem Reibungswiderstand und ohne Abnutzung durch Reibung statt.

Aus gewissen regionalen Konstruktionsvorschriften und -bestimmungen heraus ist jedoch in Betracht zu ziehen, daß der Radialflansch 41 b des Aluminium- ' Bronze-Rings 40 b eine Verstärkung benötigt. Um nun den Flansch 41 b nicht übertrieben dick machen zu müssen, damit er mit Sicherheit die hohen Arbeitsdrücke (z. B. 175 at) des Rohrkugelgelenks 10 b aushält, ist ein Abstützring 92 aus Stahl gegen die Rückseite des Rings 40 b angelegt. Dadurch wird der Radialflansch 41 & stark versteift, so daß er den Vorschriften genügt und ein Verziehen oder Brechen des Dicht- und Gleitringes 40 b vermieden wird. Der Radialflansch 41 b und der Abstützring 92 nehmen die Befestigungsschrauben 44 b auf, die durch den Flansch 26 b des Muffenendes treten und zusammen mit den zugehörigen Muttern 47 b den Aufbau zusammenhalten. Lediglich die radiale Zwischenfläche zwischen dem Flansch 26 b des Muffenendes und dem Radialflansch 41 ft benötigt eine Abdichtung gegen das Aussickern des strömenden Mediums aus der Rohrgelenkverbindung. Diese Abdichtung wird von einer gebräuchlichen, drahtverstärkten Asbest-Dichtung 98 bewirkt, die in einer Nut in dem Flansch 26 b des Muffenendes liegt und durch das Anziehen der Muttern 476 in axialer Richtung komprimiert wird.

Wie klar ersichtlich, kann das Rohrkugelgelenk

10 b sich einer thermischen Längsdehnung der angeschlossenen Leitungen in der gleichen Weise anpassen, wie in Verbindung mit dem Rohrkugelgelenk 10 beschrieben, da die abdichtende Funktion des Schurzes 70 b nicht gestört wird, wenn zwischen den Kupplungsstücken 12 b und 32 b eine relativ axiale Bewegung stattfindet. Ferner wird durch die speziellen verwendeten Materialien und die besondere Konstruktion eine Abnutzung durch Reibung an den gegeneinander beweglichen Kontaktflächen auf ein Mindestmaß reduziert. Deshalb hat die erfindungsgemäße Rohrgelenkverbindung 10 b eine lange Lebensdauer, braucht keine häufige Wartung und ist besonders geeignet zur Leitung von überhitztem Dampf oder anderen heißen Medien, die von relativ niedriger Viskosität sein können.

Die Rohrkugelgelenke 10,10 α und 10 b gewährleisten also eine wirksame Abdichtung ohne die begleitenden Schwierigkeiten bei Rohrverbindungen, die elastomerische, synthetische oder organische Dichtungskörper verwenden und die derzeit sich rasch abnutzen und/oder bei Temperaturen oberhalb etwa 400 bis 500° F (200 bis 260° C) unwirksam werden. Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß die abdichtende Funktion der Dichtschurze 70, 72, 72 α und 70 b ungeachtet einer normalen thermischen Expansion ihrer Kugelgelenke und ungeachtet einer axialen Verlagerung der zugehörigen Kupplungsstücke wirksam bleibt, da die Ringspannung in den Dichtschurzen die abdichtende Wirkung auch dann aufrechterhält, wenn die Kupplungsstücke eine axiale Bewegung gegeneinander erfahren. Diese Verbesserungen werden erreicht, ohne daß dazu eine umfangreiche, genaue Bearbeitung notwendig wäre und ohne Anwendung einer mechanischen Kraft, die die relative Rotation der Kupplungsstücke ernsthaft beeinträchtigen würde, und schließlich ohne daß präzise und zeitraubende mechanische Justierungen beim Zusammenbau und während des Betriebs der Rohrkugelgelenke erforderlich wären, um die gewünschten Funktionen eines niedrigen Drehmomentes und einer wirksamen Abdichtung zu erzielen. Durch die spezifischen Konstruktionen und Anordnungen der Dichtschurze 70, 72, 72 α und 70 b und der Gelenkkugeln 30. 30 α und 30 b können freie Spalträume innerhalb der Rohrkugelgelenke 10,10 b vorgesehen werden, die eine relative axiale Verschiebung der Kupplungsstücke ermöglichen. Insofern als die abdichtende Funktion der Dichtschurze nicht von dem hydrostatischen Druck innerhalb der Rohrverbindungen abhängt, obgleich ein Überdruck die abdichtende Wirkung unterstützt, beeinträchtigen auch niedrige Drucke oder Unterdrücke die Funktion der Gelenkverbindungen nicht ungünstig.

Während übliche Kugelgelenkverbindungen nur eine dynamische Abdichtung längs der Grenzfläche der Gelenkkugel 30 (F i g. 1) und der Lagerfläche 52 haben, hat das erfindungsgemäße Rohrkugelgelenk normalerweise zwei dynamische Abdichtungen, nämlich längs der Zwischenfläche zwischen dem Dichtschurz 70 und der Gelenkkugel 30 und längs der Zwischenfläche zwischen der Lagerfläche 52 und der Gelenkkugel 30. Ferner wird bei einer üblichen Kugelgelenkverbindung ein Dichtungskörper bestimmter Dicke zwischen den radialen Flanschen 26 und 42 angeordnet, so daß an der Gelenkkugel 30 die richtige Kompression bewirkt wird, um das richtige Gleichgewicht zwischen dem Drehmoment und dem Leckverlust zu erzielen. In dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk 10 erfordert dagegen dieses richtige Gleichgewicht zwischen Drehmoment und Leckverlust keine sorgfältige Justierung, sondern kommt automatisch zustande auf Grund der Ringspannung in dem Dichtschurz 70.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kugelgelenkartige Verbindung zwischen zwei Rohren, mit einem an dem ersten Rohr befindlichen ersten Kupplungsstück, das außenseitig zumindest teilweise als Gelenkkugel ausgebildet ist und mit einem an dem zweiten Rohr befindlichen zweiten Kupplungsstück, das an einem die Gelenkkugel übergreifenden glockenförmigen Teil einen in radialer Richtung elastisch dehnbaren, die Gelenkkugel des ersten Kupplungsstücks umfassenden Dichtschurz aufweist, bei der der Dichtjchurz von einem an dem zweiten Kupplungsstück befindlichen Dicht- und Gleitring ausgeht, sich von diesem Dicht- und Gleitring aus in Richtung zum zweiten Rohr erstreckt und im ungespannten Zustand einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als der größte Durchmesser der Gelenkkugel und bei der der Dicht- und Gleitring eine der Gelenkkugel angepaßte kugelig geformte innere Begrenzungsfläche aufweist, und zwischen Gelenkkugel und glockenförmigem Teil ein Spalt vorhanden ist, der sowohl eine axiale Bewegung der Kupplungsteile als auch den Zutritt des Betriebsmediums zu dem Dichtschurz gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtschurz (70, 72, 72«, 70 ό) aus Metall besteht, hohlzylindrisch ist, in tangentialem Dichtschluß mit der Gelenkkugel (30, 30 a, 30 b) steht, in seiner axialen Erstreckung über den größten Durchmesser der Gelenkkugel (30. 30 a, 30 b) hinausgeht und auch bei Abheben der Gelenkkugel von dem Dicht- und Gleitring (40. 42 α, 40 b) dichtend an der Gelenkkugel anliegt.

2. Kugelgelenkartige Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem auf der dem Dicht- und Gleitring (40, 40 b) gegenüberliegenden Seite der Gelenkkugel (30.30 b) angeordneten Stützring (54. 54 δ) und der muffenartigen Erweiterung (14.14 b) des zweiten Rohres (16.16 b) ein den Zutritt des in der Rohrverbindung geleiteten Mediums zur Außenseite des Dichtschurzes (70, 70 b) gestattender Spaltraum vorliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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