DE1475680C

DE1475680C - Ball joint type pipe connection

Info

Publication number: DE1475680C
Authority: DE
Inventors: Armand Lykke Santa Ana Calif Faccou (V St A )
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Publication date: 1971-10-28

Description

1 21 2

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kugelgelenk- 3 007 720 bekanntgeworden, bei der auf der Druckartige Verbindung zwischen zwei Rohren, mit einem mittelseite ein konischer Federring aus Stahl vorgean dem ersten Rohr befindlichen ersten Kupplungs- sehen ist, der die Gelenkkugel gegen einen Gleitring stück, das außenseitig zumindest teilweise als Gelenk- gedrückt hält. Eine derartige Rohrverbindung eignet kugel ausgebildet ist, und mit einem an dem zweiten 5 sich zwar für hohe Temperaturen, jedoch tritt bei Rohr befindlichen zweiten Kupplungsstück, das an einer Axialverschiebung der Kupplungsteile gegen einem die Gelenkkugel übergreifenden glockenförmi- ^v die Kraft der Feder eine Undichtigkeit der Verbingen Teil einen in radialer Richtung elastisch dehn- dung auf.The present invention relates to a ball joint 3 007 720 has become known, in which on the pressure-like connection between two pipes, with a central side a conical spring ring made of steel in front of the first pipe is seen first coupling, which piece the joint ball against a sliding ring that on the outside at least partially as a joint-pressed. Such a pipe connection is suitable is spherical, and a the force of the spring ^v at the second 5 while for high temperatures, however, occurs located in tube second coupling piece, which cross at an axial displacement of the coupling parts relative to one the joint ball bell-leakage of the Connect part of an elastic expansion in the radial direction.

baren, die Gelenkkugel des ersten Kupplungsstücks Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zuumfassenden Dichtschurz aufweist, bei der der Dicht- io gründe, bei einer Vorrichtung entsprechend der schürz von einem an dem zweiten Kupplungsstück USA.-Patentschrift 541 164 an sich bekannte hohlbefindlichen Dicht- und Gleitring ausgeht, sich von zylindrische Dichtschurze auszunutzen, diese aber so diesem Dicht- und Gleitring aus in Richtung zum auszubilden, daß eine Axialverschiebung der beiden zweiten Rohr erstreckt und im ungespannten Zustand Kupplungsstücke aufeinander zu in solchem Maße einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als der 15 möglich ist, daß, wenn dabei die Gleitringdichtung größte Durchmesser der Gelenkkugel und bei der der ausfällt, noch die Schurzdichtung wirksam ist.
Dicht- und Gleitring eine der Gelenkkugel angepaßte Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der einkugelig geformte innere Begrenzungsfläche aufweist, gangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch getind zwischen Gelenkkugel und glockenförmigem Teil löst, daß der Dichtschurz aus Metall besteht, hohlein Spalt vorhanden ist, der sowohl eine axiale Be- 20 zylindrisch ist, in tangentialem Dichtschluß mit der wegung der Kupplungsteile als auch den Zutritt des Gelenkkugel steht, in seiner axialen Erstreckung über Betriebsmediums zu dem Dichtschurz gestattet. den größten Durchmesser der Gelenkkugel hinaus-Baren, the joint ball of the first coupling piece. The present invention has the task of encompassing the sealing skirt, in which the sealing skirt, in a device according to the skirting of a hollow sealing and sealing skirt known per se on the second clutch piece Sliding ring assumes to take advantage of cylindrical sealing skirt, but this sealing and sliding ring from in the direction to form that an axial displacement of the two second pipe extends and in the unstressed state coupling pieces towards each other to such an extent has an inner diameter that is smaller than that 15 it is possible that if the mechanical seal is the largest diameter of the joint ball and where it fails, the skirt seal is still effective.
Sealing and sliding ring adapted to the joint ball.This task is achieved in a device that has a single-ball shaped inner boundary surface, the aforementioned type according to the invention thereby getind between joint ball and bell-shaped part that the sealing skirt is made of metal, there is a hollow gap, both an axial one Be 20 is cylindrical, in tangential sealing with the movement of the coupling parts as well as the access of the joint ball is permitted in its axial extent over the operating medium to the sealing skirt. the largest diameter of the joint ball

Manche derzeit gebräuchlichen Rohrverbindungen geht und auch bei Abheben der Gelenkkugel vonSome pipe connections currently in use go and also when the joint ball is lifted off

für hohen Überdruck und hohe Temperatur erfordern dem Dicht- und Gleitring dichtend an der Gelenk-for high overpressure and high temperature require the sealing and sliding ring to seal on the joint

entweder eine sehr genaue Bearbeitung oder einen 25 kugel anliegt. 'either a very precise machining or a 25 ball is applied. '

sehr guten Paßsitz, wenn "die Rohrverbindung wir- Auf Grund dieser Konstruktion beeinträchtigt einevery good fit when "the pipe connection is compromised due to this construction

kungsvoll abgedichtet sein soll. Andererseits kann bei Wärmeexpansion in Längsrichtung oder eine be-should be fully sealed. On the other hand, with heat expansion in the longitudinal direction or a

einer solchen Konstruktion die thermische Expansion grenzte Längsbewegung der Leitungen, die durch dasof such a construction the thermal expansion limited the longitudinal movement of the ducts caused by the

der Gelenkverbindung die axiale oder rotierende Be- Kugelgelenk miteinander verbunden sind, die Ab-the joint connection, the axial or rotating ball joints are connected to each other, the ab-

wegung der relativ zueinander beweglichen Teile des 30 dichtung nicht. Die erfindungsgemäße Rohrverbin-movement of the relatively movable parts of the 30 seal does not. The pipe connection according to the invention

Gelenks behindern oder sogar unterbinden. Eine der- dung eignet sich dabei sowohl für unter UnterdruckHinder or even prevent the joint. One of these is suitable for both under negative pressure

artige Wärmeexpansion kann auch mit einer thermi- wie auch unter Überdruck stehende Medien bei hoherlike heat expansion can also be achieved with a thermally as well as under overpressure media at high

sehen Längenausdehnung der Leitungen, die durch Temperatur. Das Rohrgelenk kann ohne weiteressee linear expansion of the lines caused by temperature. The pipe joint can easily

die Rohrverbindung aneinandergeschlossen sind, zu- ohne Beeinträchtigung der Abdichtung sowohl aufthe pipe connections are connected to one another without affecting the seal either

sammentreffen. 35 Grund von Temperaturschwankungen oder auch ausget together. 35 Reason for temperature fluctuations or also from

Es ist bereits eine kugelgelenkartige Rohrverbin- anderen Gründen entstehende axiale und diametraleIt is already a ball-and-socket joint-like pipe connection, which is axial and diametrical for other reasons

dung bekanntgeworden (USA.-Patentschrift 541164), Bewegungen in der Gelenkverbindung aufnehmen,became known (USA.-Patent 541164), record movements in the articulated connection,

bei der ein Ende eines ersten Rohres außenseitig Das Rohrkugelgelenk selbst kann ganz aus Metallat one end of a first pipe on the outside the pipe ball joint itself can be made entirely of metal

wenigstens zum Teil kugelförmig ausgebildet ist und bestehen, und zu seiner Herstellung ist keine kost-is at least partially spherical and is made, and there is no costly

bei tfer dieses Ende des ersten Rohres in ein Kupp- 40 spielige Bearbeitung mit engen Toleranzen erforder-at this end of the first tube in a coupling 40 game machining with tight tolerances required.

hmgsstück eines zweiten Rohres hineinragt, das einen lieh.hmgsstück of a second pipe protrudes, which borrowed one.

die Gelenkkugel übergreifenden glockenförmigen Teil Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand von aufweist, an dem ein gegen das kugelförmige Ende in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausanliegender Dicht- und Gleitring sowie ein elastischer f ührungsformen erläutert werden. In der Zeichnung Dichtungsring befestigt ist, der einen kleineren Innen- 45 zeigtthe bell-shaped part overlapping the joint ball has, on which one against the spherical end shown in the drawing preferably abutment Sealing and sliding ring as well as an elastic guide are explained. In the drawing Sealing ring is attached, which shows a smaller inner 45

durchmesser als der maximale Durchmesser des ku- . Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfmdungs-diameter than the maximum diameter of the ku-. Fig. 1 is a longitudinal section through an inventive

gclförmigen Endes des ersten Rohres aufweist. Eine gemäßes Rohrkugelgelenk,Has gcl-shaped end of the first tube. A corresponding tube ball joint,

derartige Rohrverbindung weist jedoch den Nachteil Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch eine abgeän-However, such a pipe connection has the disadvantage of Fig. 2 is a partial longitudinal section through a modified

auf, daß sie infolge der Auswahl des Dichtringwerk- derte Ausführungsform des in F i g. 1 gezeigtenon that, as a result of the selection of the sealing ring, the embodiment of the embodiment shown in FIG. 1 shown

Stoffes nicht für hohe Temperaturen geeignet ist. 5° Rohrkugelgelenks in gegenüber Fig. 1 vergrößertemMaterial is not suitable for high temperatures. 5 ° tubular ball joint in enlarged compared to FIG. 1

Es ist auch bereits eine kugelgelenkartige Rohr- Maßstab, .It is also already a ball-and-socket-type pipe scale,.

verbindung bekanntgeworden (USA.-Patentschrift Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Ausführungs-connection has become known (USA.-Patent Fig. 3 a partial section through an execution

2 117 152), bei der das eine Ende eines Rohres mit form des Dichtschurzes, der in dem Rohrkugelgelenk2 117 152), in which one end of a pipe with the shape of the sealing skirt, which is in the pipe ball joint

mehreren zueinander konzentrischen, auf ihren der F i g. 2 verwendbar ist,several concentric to one another, on their the F i g. 2 can be used,

Außenseiten wenigstens teilweise kugelförmig ausge- 55 Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausbildeten Ringen versehen ist, über die jeweils ein führungsform des erfindungsgemäßen Rohrkugelhohlzylinderförmiger Dichtschurz geschoben ist, die gelenks.Outer sides are at least partially spherical. FIG. 4 shows a longitudinal section through a further formed ring, over each of which a guide shape of the tubular spherical hollow cylinder-shaped according to the invention Sealing apron is pushed to the joint.

an einem Ende des anderen Rohres ebenfalls konzen- Die in Fig. 1 dargestellte kugelgelenkartige Rohr-at one end of the other tube also concentrates- The ball joint-like tube shown in Fig. 1

trisch zueinander ausgebildet sind. Eine derartige verbindung 10 (Rohrkugelgelenk) umfaßt ein äußeresare formed trically to each other. Such a connection 10 (tubular ball joint) comprises an outer one

Gelenkverbindung eignet sich zwar für hohe Tempe- 60 Kupplungsstück 12 mit einem Muffenende 14 undArticulated connection is suitable for high temperatures 60 coupling piece 12 with a socket end 14 and

raturen und die beiden Rohre können auch eine einem Schweißstutzen 16, der gebrochen dargestelltfittings and the two tubes can also have a welded socket 16, which is shown broken

axiale Bewegung durchführen, ohne die Abdichtung ist und zur Befestigung an einer nicht gezeigten Lei-perform axial movement without the seal and for attachment to a line not shown

zu beeinflussen, jedoch kann dieses Ziel lediglich tung für das strömende Medium dient. Ein Kanal 18to influence, however, this goal can only be used for the flowing medium. One channel 18

durch eine Mehrfachanordnung von Dichtschurzen des Kupplungsstückes 12 möge, ein heißes, unterby a multiple arrangement of sealing skirts of the coupling piece 12 may, a hot, under

erreicht werden, da eine einwandfreie Abdichtung 65 überdruck stehendes Medium, beispielsweise Dampf,can be achieved, as a perfect seal 65 overpressure medium, for example steam,

mit nur einem Dichtschurz nicht möglich ist. in einer der beiden Richtungen leiten. Der Einfach-is not possible with just one sealing skirt. lead in either direction. The simple

Es ist weiterhin bereits eine kugelgelenkartige heit halber wird das strömende Medium im folgendenIt is still a ball-and-socket joint-like unit, the flowing medium will be used in the following

Rohrverbindung durch die USA.-Patentschrift gelegentlich als »Flüssigkeit« bezeichnet. Die Innen-Pipe connection sometimes referred to as "liquid" by the USA patent. The interior

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 Radialtlansch 26 mit einer planen Stirnwand 28.surface of the socket end 14 consists of the cylinder inner wall 20, a radial end face 22 and a beveled surface 24 which leads to the channel 18 of the welding socket 16. Next has the socket end 14 has an outwardly projecting radial flange 26 with a planar end wall 28.

In diesem Muffenende 14 ist ein zum Teil kugeliges Ende, die Gelenkkugel 30 eines inneren Kupplungsstückes 32, derart angeordnet, daß sie gegenüber dem Muft'enende 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 Kupplungsstück 32 ist als integraler Teil ein Schweißstutzen 38 angefügt, der zum Teil abgebrochen'dargestellt ist. Er dient dazu, das Kupplungsstück 32 an eine nicht dargestellte Strömungsleitun^ anzuschließen.In this socket end 14 is a partially spherical end, the joint ball 30 of an inner coupling piece 32, arranged so that they opposite the Muft'enende is rotatable and axially displaceable to a limited extent. The inner coupling encloses one Channel 34, which is in communication with channel 18. The channel 34 of the inner coupling piece 32 has an outwardly flaring portion 36 thereby causing axial misalignment in the usual manner of the coupling piece 32 the flow of the medium at the junction of the channel 18 and the enlarged Partly 36 not affected. On the coupling piece 32 is an integral part Welding stub 38 added, which is partly broken off. It serves the purpose of the coupling piece 32 to be connected to a flow conduit (not shown).

An dem·Radialflansch26 des Muffenendes ist ein aus einem Stück bestehender -metallischer Dicht- und Gleitring 40 starr befestigt, der¹ 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, statischen 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.· On the Radialflansch26 of the socket end an existing from one piece -metallischer sealing and sliding ring 40 is rigidly secured, which is provided with a radially projecting mounting flange 42. ¹ The mounting flange has planar inner and outer end surfaces 43 and 45, respectively; it is nestled against the end wall 28 of the radial flange of the socket end and connected to it in a practically sealing manner. For this purpose, several screws 44 ′ are provided, which pull through both flanges 42 and 26 and are secured with nuts 47. The interface between the flanges 26 and 42 is provided with a deformable, static sealing ring 46 made of wire-reinforced asbestos. It is arranged in a groove formed on the socket end 14 and is pressed into intimate contact with the two flanges when the nuts 47 are tightened on the screws 44.

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.At the inner end, the outer end surface 45 of the flange 42 goes into a cylindrical wall 48 above, which circumscribes an opening 50. This opening is slightly larger than the welding nozzle 38, which it surrounds, so that there is room for an axial misalignment of the coupling pieces 12 and 32 against each other is available; The wall 48 merges into a concave, annular bearing surface 52, which with the corresponding part of the joint ball 30 is in close surface contact. Between the sloping Wall 24 and the joint ball 30, an annular gap space 53 is formed which forms part of the in the articulated connection medium can flow into the socket end 14. The gap space 53 enables limited axial operation even under certain operating conditions, which will be explained in more detail later Movement of the two coupling pieces 12 and 32 relative to one another.

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 Geienkkugel 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.A ring bearing 54 movable in the axial direction cooperates with the concave bearing surface 52, which is received in the socket end 14 next to the radial end face 22. Its outside diameter is smaller than the diameter of the cylinder wall 20, so that the ring bearing 54 is free in the axial direction in the latter can move. That end face of the bearing 54 which faces the radial end face 22 is provided with a plurality of depressions 56, only one of which is shown. In every depression there is a compression spring 58 is arranged, which presses the ring bearing away from the radial end face 22 and in firm contact with the Geienkugel 30 of the coupling piece 32 presses. One or more of the Depressions 56 are provided with a pin 59, which in a corresponding depression in the radial End face 22 protrudes in order in this way a rotation of the ring bearing 54 with respect to the coupling piece 12 to prevent.

Diejenige Fläche des Ringlagers 54. die mit der Gelenkkugel 30 in Kontakt steht, ist mit einer ge-' krümmten, ringförmigen Pfanne 60 versehen, die mit der Gelenkkugel 30 in festem ObertUichenkontakt steht. Die Gelenkkugel 30 des Kupplungsstückes 32 ist demnach für eine beschränkte universelle axiale Schiefstellung in dem Kupplungsstück 12 zwischen den Lagcrllächen 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 bcstimmten 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.That surface of the ring bearing 54 which is in contact with the joint ball 30 is provided with a curved, ring-shaped socket 60, which is in firm surface contact with the joint ball 30 stands. The joint ball 30 of the coupling piece 32 is therefore for a limited universal axial Inclination in the coupling piece 12 between the bearing surfaces 52 and 60 and for a limited Mobility of the coupling pieces 12 and 32 towards and from one another, as far as the gap at 62 between the ring bearing 54 and the radial end face 22 and the gap space 53, installed. With such a movement and also when the. Coupling pieces 10 and 12 are at rest, hugs to the joint ball 30 in the tangential direction, the inner surface of a cylindrical, somewhat elastic stretchable sealing skirt 70 liquid-tight sealing. The sealing skirt is an integral part of the Sealing and sliding ring 40. The radial thickness of the wall of the sealing skirt 70 is relatively small and the The inner diameter of the sealing skirt before the assembly of the tubular ball joint 10 is smaller than the diameter of the joint ball 30, measured in a direction passing through the center point 71 of the joint ball Level. Accordingly, when assembling the tubular ball joint 10, the sealing skirt 70 of of the joint ball expanded in the diametrical direction and thus placed under radial tensile stress, see above that it rests on the joint ball 30 with a certain force that depends on the thickness of the sealing skirt 70, depends on the deflection and material of which. It should be noted that the outer walls of the sealing skirt 70 lies within the cylinder inner wall 20. Since the axially displaceable ring bearing 54 is not is sealed against the cylinder wall 20 or the adjoining radial end face 22, the arrives in the pipe connection flowing medium through the gap spaces 53 and 62 behind the ring bearing 54 and presses against the outer surface of the sealing skirt 70.

Folglich nimmt die Wirksamkeit des Dichtschurzes 70 bei jeder Erhöhung des hydrostatischen Flüssigkeitsdruckes proportional zu.As a result, the effectiveness of the sealing skirt decreases 70 proportional to each time the hydrostatic fluid pressure increases.

Der Dichtschurz 70 bewirkt eine erste dynamische Abdichtung an der Geienkkugel 30. Die Zwischenfläche zwischen der Lagerfläche 52 und der Geienkkugel 30 stellt eine zweite dynamische Abdichtung dar. Es ist jedoch klär 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.The sealing skirt 70 effects a first dynamic seal on the hinge ball 30. The intermediate surface between the bearing surface 52 and the ball 30 provides a second dynamic seal It is clearly evident, however, that an expansion of the lines or of the lines connected to the lines Support 16 and 38 sufficient to interfere with the second seal in none Manner interferes with the first seal, regardless of the extent of expansion and / or axial misalignment the coupling members 12 and 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 mitgeführteThe embodiment shown in Fig. 2 of the The tubular ball joint provides an exchangeable sealing skirt 72. For certain operating conditions Such a sealing skirt 72 is particularly advantageous, for example when carried along in the flowing medium

5 65 6

Abriebteilchen eine ungewöhnlich starke Abnutzung angeordnet ist. Die Kupplungsstücke 12 b und 32 b des Dichtschurzes verursachen. Der Dichtschurz 72 sind mit Schweißstutzen 16 b und 38 b versehen, die isl mit einem Radialflansch 76 versehen, der in einer dazu dienen, das Rohrkugelgelenk in einer Strö-Ausnchmung78 des Flansches 26a liegt und zwischen mungsleitung zu installieren, die beispielsweise Sattdeformierbaren metallischen Dichtringen 80 und 82 5 dampf des genannten Druckes und der genannten eingespannt ist, welche in Nuten der Flansche 42a Temperatur führt. -Abrasive particles arranged an unusually heavy wear. The coupling pieces 12 b and 32 b cause the sealing skirt. The sealing skirt 72 are provided with welding socket 16 b and 38 b, the isl provided with a radial flange 76, the pipe spherical joint is located in a serve in a Strö-Ausnchmung78 of the flange 26a and to install between mung line, for example, Sattdeformierbaren metallic sealing rings 80 and 82 5 vapor of said pressure and said is clamped, which leads to temperature in grooves of the flanges 42a. -

bzw. 26 ei angeordnet sind. Auf diese Weise läßt sich Eine radiale Wand 22 b geht in eine eine öffnungor 26 ei are arranged. In this way, a radial wall 22 b goes into an opening

der Dichtschurz bequem ersetzen, wenn er nicht 20 b umschließende Innenwand des Muffenendes 14 ftThe sealing skirt can easily be replaced if it is not 20 b enclosing the inner wall of the socket end 14 ft

mehr wirksam ist. Im übrigen ist das Rohrkugel- über. Die radiale Wand 22 b ist mit einem Loch ver-is more effective. Otherwise, the pipe ball is over. The radial wall 22 b is provided with a hole

gelenk 10a praktisch ebenso konstruiert wie das io sehen, in dem ein Arretierstift 59 b aufgenommen ist,joint 10a practically constructed in the same way as the io see, in which a locking pin 59 b is included,

Uohrkugelgelenk 10 mit der Ausnahme, daß das welcher in eine entsprechende Ausnehmung an einemUohrkugelugel 10 with the exception that which in a corresponding recess on one

axial \ ersciiiebliche Ringlager 54 (Fig. 1) weggelas- benachbarten ringförmigen Lager 54 fr hineinragt,axially movable ring bearing 54 (Fig. 1) is omitted and adjacent ring-shaped bearing 54 protrudes,

sen ist. Das Ringlager 54 b haltert mehrere Druckfedern 58 b sen is. The ring bearing 54 b holds a plurality of compression springs 58 b

Wenn das Kugelgelenk 10 α relativ kalte, unter in Einsenkungen, von denen jeweils nur eine darge-If the ball joint 10 α is relatively cold, below in depressions, of which only one is shown in each case.

Uberdruck stehende Medien leitet, bietet die thermi- "15 stellt ist. Die Federn drücken gegen die radiale WandRelieves overpressurized media, provides the thermal "15 is. The springs press against the radial wall

sehe Expansion der zugehörigen, nicht gezeigten 22 b und zwingen das Ringlager in axialer Richtungsee expansion of the associated, not shown 22 b and force the ring bearing in the axial direction

Strömungsleitungen keine Schwierigkeit, und die von in Kontakt mit der Gelenkkugel 30 ft. Im GegensatzFlow lines no difficulty, and those of in contact with the joint ball 30 ft. In contrast

dem strömenden Medium ausgeübten Kräfte in der zu der Konstruktion des Lagers54 (Fig. 1) hat dasthe forces exerted by the flowing medium in the construction of the bearing54 (Fig. 1) has the

Gelenkverbindung reichen aus, um die Gelenkkugel Lager 54 b eine plane, schräge Innenwand 90, dieJoint connections are sufficient to provide the joint ball bearing 54 b a flat, inclined inner wall 90, the

30 α in der Lagerfläche 52« aufsitzen zu lassen. 20 den Kontakt mit der Gelenkkugel 30 b praktisch nur30 α to sit in the bearing surface 52 ″. 20 the contact with the joint ball 30 b practically only

Wenn das geleitete Medium relativ heiß ist, kann längs einer Linie herstellt. Weiter ist das Lager 54 6If the conveyed medium is relatively hot, it can be produced along a line. Next is camp 54 6

die zweite Abdichtung, die normalerweise längs der mit Kupfer überzogen, um im Bereich des Gleit-the second seal, which is normally coated with copper along the length of the

Zwischenfläche der konkaven Lagerfläche 52 α und kontaktes mit dem benachbarten Teil der Gelenk-Intermediate surface of the concave bearing surface 52 α and contact with the adjacent part of the joint

dem entsprechenden Segment der Gelenkkugel 30 α kugel den Abrieb möglichst zu vermeiden; .the corresponding segment of the joint ball 30 α ball to avoid abrasion as much as possible; .

staltfindet, wirksam sein oder auch nicht, da diese 25 Auf der anderen Seite sitzt die .Gelenkkugel 30 b staltfinds, be effective or not, since this 25 sits on the other side .Gelenkkugel 30 b

zweite Abdichtung von der Temperatur des Mediums mit vollem Oberflächenkontakt in einer konkavensecond seal from the temperature of the medium with full surface contact in a concave

abhängt, und zwar davon, ob diese ausreicht, um die ringförmigen Lagerfläche 52 b, die zu einem kombi-depends on whether this is sufficient to accommodate the annular bearing surface 52 b, which forms a combinable

Strömuiiüsleitungen in dem Maße sich ausdehnen zu niertcn Dicht- und Gleitring 40 b gehört. Der RingFlow lines expand to the extent that the niertcn sealing and sliding ring 40 b belongs. The ring

lassen, daß-die Gelenkkugel 30 a von der Lagerfläche 40 b besteht aus einer Aluminium-Bronze-Legierung.let that-the joint ball 30 a of the bearing surface 40 b consists of an aluminum-bronze alloy.

52 α abgehoben wird. ■ ' * 30 Er weist einen in einem Stück angefügten Radial-52 α is lifted off. ■ '* 30 It has a one-piece radial

Zwar sind die Rohrkugelgelenke 10 und 10 α be- flansch 41 b und einen zylindrischen Dichtschurz 70 b sonders zweckmäßig für heiße unter Überdruck ste- auf. Letzterer wird beim Zusammenbau des Rohrhende Medien, sie lassen sich jedoch auch für Unter- kugelgelenkes in gleicherweise diametral nach außen druck verwenden, weil die Dichtschurze 70 und 72 gedrückt, wie dies im Zusammenhang mit dem Rohrwährend des Zusammenbaus" der Rohrverbindungen 35 kugelgelenk 10 bereits beschrieben wurde. Da der durch ihre zugehörigen Gelenkkugeln 30 bzw. 30 a in Schurz 70 b aus Aluminium-Bronze einen niedrigen diametraler Richtung elastisch ausgedehnt werden. Reibungskoeffizienten hat und von dem Metall des Auf diese Weise wird unabhängig von einem Über- Kupplungsstückes 32 b verschieden ist, findet die oder Unterdruck des strömenden Mediums in der relative Drehung und/oder die Schiefstellung der Rohrverbindung eine bestimmte Abdichtung erzielt. 40 Kupplungsstücke bei nur geringem Reibungswider-It is true that the tubular ball joints 10 and 10 a are flange 41 b and a cylindrical sealing skirt 70 b particularly expedient for hot ones under excess pressure. The latter is used when assembling the pipe end media, but they can also be used for lower ball joints in the same diametrically outward pressure because the sealing skirt 70 and 72 are pressed, as already described in connection with the pipe during the assembly of the pipe connections 35 ball joint 10 Since the aluminum-bronze skirt 70 b is elastically expanded in a low diametrical direction by its associated joint balls 30 and 30 a, respectively, has coefficients of friction and is different from the metal in this way, regardless of an over-coupling piece 32 b , the or negative pressure of the flowing medium in the relative rotation and / or the inclined position of the pipe connection achieves a certain seal.

Beide Dichtschurze 70 und 72 (Fig. 1 und 2) stand und ohne Abnutzung durch Reibung statt,
können mit einem ringförmigen Einsatz versehen Aus gewissen regionalen Konstruktionsvorschriften werden, wie dies in F i g. 3 für den Dichtschurz 72 α und -bestimmungen heraus ist jedoch in Betracht zu bei 84 dargestellt ist. Der Einsatz 84 kann aus ziehen, daß der Radialflansch 41 b des Aluminium-Teflon. Nylon oder aus einem anderen Metall, wie 45 Bronze-Rings 40 b eine Verstärkung benötigt. Um für die Gelenkkugel 30 α und den Dichtschurz 72 α nun den Flansch 41 & nicht übertrieben dick machen verwendet ist, sein. Wird der Einsatz 84 aus Metall zu müssen, damit er mit Sicherheit die hohen Argefertigt. so nimmt man vorzugsweise ein Metall mit beitsdrücke (z. B. 175 at) des Rohrkugelgelenks 10b einem höheren Wärmedehnungskoeffizienten, als die aushält, ist ein Abstützring 92 aus Stahl gegen die Metalle der Gelenkkugel 30 a und des Dichtschurzes 50 Rückseite des Rings 40 & angelegt. Dadurch wird der 72 a haben. Bei dieser Ausbildung gibt es keinen Radialflansch 41 b stark versteift, so daß er den .Voroder doch nur einen geringen Schwund der Ursprung- Schriften genügt und ein Verziehen oder Brechen des liehen Ringspannung in dem Einsatz, wenn das Dicht- und Gleitringes 40 b vermieden wird. Der Ra-Rohrkugelgelenk 10 oder 10 a für heiße Medien ver- dialflansch 41 b und der Abstützring 92 nehmen die wendet wird, und die abdichtende Wirkung bleibt 55 Befestigungsschrauben 44 b auf, die durch den für Über- und für Unterdrücke bestehen. ■■-·■·.■ Flansch 26 b des Muffenendes treten und zusammenBoth sealing aprons 70 and 72 (Fig. 1 and 2) stood and took place without wear due to friction,
can be provided with a ring-shaped insert. Certain regional construction regulations, as shown in FIG. 3 for the sealing skirt 72 α and determinations out is shown in consideration of at 84. The insert 84 can pull out that the radial flange 41 b of the aluminum Teflon. Nylon or another metal, such as bronze ring 40 45 b a gain needed. In order to make the flange 41 & not excessively thick for the joint ball 30 α and the sealing skirt 72 α now be used. If the insert 84 has to be made of metal so that it can be manufactured with high security. So one preferably takes a metal with working pressures (e.g. 175 at) of the tubular ball joint 10 b with a higher coefficient of thermal expansion than that can withstand a support ring 92 made of steel against the metals of the joint ball 30 a and the sealing skirt 50 back of the ring 40 & created. This will give the 72 a. In this design, there is no radial flange 41 b stiffened so that it suffices .Vor or only a slight shrinkage of the original fonts and warping or breaking of the borrowed ring stress in the insert if the sealing and sliding ring 40 b is avoided . The Ra tubular ball joint 10 or 10 a for hot media ver dialflansch 41 b and the support ring 92 take the turns, and the sealing effect remains on 55 fastening screws 44 b , which exist due to the positive and negative pressures. ■■ - · ■ ·. ■ Flange 26 b of the socket end come together and

Das Rohrkugelgelenk 10b der Fig. 4 enthält mit den zugehörigen Muttern47b den Aufbau zu-The tubular ball joint 10 b of Fig. 4 contains the structure with the associated nuts 47 b.

cbenfalls den neuartigen axialen Dichtschurz. Es sammenhalten. Lediglich die radiale ZwischenflächeAlso the new axial sealing skirt. Hold it together. Only the radial interface

weist außerdem noch zusätzliche Merkmale auf, die zwischen dem Flansch 26 & des Muffenendes und es besonders zweckmäßig für Arbeitsdrucke in der 60 dem. Radialflänsch 41 b benötigt eine Abdichtungalso has additional features between the flange 26 & the socket end and it is particularly useful for working pressures in the 60th. Radial flange 41 b needs a seal

Höhe von 2500 psi (175 at) und Temperaturen in gegen das Aussickern des strömenden Mediums ausHeight of 2500 psi (175 at) and temperatures in against the seeping out of the flowing medium

der Höhe von 670° F (355° C) machen. der Rohrgelenkverbindung. Diese Abdichtung wirdthe altitude of 670 ° F (355 ° C). the pipe joint connection. This seal will

In ähnlicher Weise wie bei den schon beschriebe- von einer gebräuchlichen, drahtverstärkten Asbest-In a manner similar to the one already described - of a common, wire-reinforced asbestos -

nen Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Dichtung 98 bewirkt, die in einer Nut in dem Flansch Rohrkugelgelenk 10 ft ein inneres Kupplungsstück 65 26 ft des Muffenendes liegt und durch das AnziehenIn embodiments of the invention, the seal 98 is effected in a groove in the flange Pipe ball joint 10 ft an inner coupling piece 65 lies 26 ft of the socket end and by tightening

32 ft mit einem teilweise kugeligen Ende der Gelenk- der Muttern 47 ft in axialer Richtung komprimiert32 ft with a partially spherical end of the joint- the nuts 47 ft compressed in the axial direction

kugel 30 ft auf, die innerhalb eines mit einem wird.sphere 30 ft up, which will be within one with one.

Muffenende 14 ft versehenen Kupplungsstückes 12 ft Wie klar ersichtlich, kann das RohrkugelgelenkSocket end 14 ft provided coupling piece 12 ft As can be clearly seen, the pipe ball joint

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.. .10 b adapt to a thermal longitudinal expansion of the connected lines in the same way as described in connection with the tubular ball joint 10, since the sealing function of the skirt 70 b is not disturbed if a relatively axial movement takes place between the coupling pieces 12 b and 32 b . Furthermore, the special materials used and the special construction reduce wear and tear due to friction on the contact surfaces that can move against one another to a minimum. Therefore, the pipe joint 10 b of the invention has a long life, does not need frequent maintenance and is particularly suitable for the management of superheated steam and other hot fluids that may be of relatively low viscosity ...

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 26O⁰C) 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 6 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 Unterdrucke die Funktion der Gelenkverbindungen nicht ungünstig: The tube ball joints 10,10 α and therefore 10 b guarantee an effective seal without the attendant difficulties in pipe connections using elastomeric, synthetic or organic sealing body and the current wear quickly and / or at temperatures above about 400 to 500 ° F (200 to 26O ⁰ C) become ineffective. Another embodiment is that the sealing function of the sealing skirt 70, 72, 72 α and 70 b remains effective regardless of normal thermal expansion of their ball joints and regardless of an axial displacement of the associated coupling pieces, since the ring tension in the sealing skirt also has the sealing effect then maintained when the coupling pieces experience axial movement against each other. These improvements are achieved without the need for extensive, precise machining and without the application of any mechanical force that would seriously affect the relative rotation of the couplings, and ultimately without precise and time consuming mechanical adjustments in the assembly and operation of the tubular ball joints would be required to achieve the desired low torque and effective sealing functions. Due to the specific constructions and arrangements of the sealing skirt 70, 72, 72 α and 70 6 and the joint balls 30, 30 α and 30 b , free gaps can be provided within the tubular ball joints 10, 10 b , which allow a relative axial displacement of the coupling pieces. Insofar as the sealing function of the sealing skirt does not depend on the hydrostatic pressure within the pipe connections, although an overpressure supports the sealing effect, even low pressures or underpressures do not adversely affect the function of the articulated connections:

Während übliche Kugelgelenkverbindungen nurWhile usual ball joint connections only

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 unda dynamic seal along the interface of the joint ball 30 (FIG. 1) and the bearing surface 52 have, the tube ball joint according to the invention 'normally has two dynamic seals, viz along the interface between the sealing skirt 70 and the joint ball 30 and along the Intermediate surface between the bearing surface 52 and the joint ball 30. Furthermore, in a conventional Ball joint connection a sealing body of a certain thickness between the radial flanges 26 and 42 arranged so that the correct compression is effected on the joint ball 30, in order to achieve the correct Balance between the torque and

ίο dem Leckverlust zu erzielen. In dem erfindungsge- . mäßen Kugelgelenk 10 erfordert dagegen dieses richtige Gleichgewicht zwischen Drehmoment und Leckverlust keine sorgfältige Justierung, sondern kommt automatisch zustande auf Grund der Ringspannungίο to achieve the leakage loss. In the inventive. moderate ball joint 10, however, requires this correct balance between torque and leakage loss no careful adjustment, but comes about automatically due to the ring tension

in dem Dichtschurz 70. ■ ;in the sealing skirt 70. ■;

Claims

Patent claims:

. 1. Ball joint-like connection between two pipes, with one on the first pipe first coupling piece, which is at least partially designed on the outside as a joint ball is and with a 'located on the second pipe ■ borrowed second coupling piece that is attached to the Joint ball overlapping bell-shaped part.

one that is elastically expandable in the radial direction and encompasses the joint ball of the first coupling piece Has sealing skirt, in which the Dicht.jchurz of one on the second coupling. treatment piece located sealing and sliding ring proceeds from this sealing and sliding ring in . Extends in the direction of the second pipe and has an inner diameter in the untensioned state, .. which is smaller than the largest diameter of the joint ball and that of the sealing and sliding ring has a spherical shaped inner boundary surface adapted to the joint ball, and between Joint ball and bell-shaped part have a gap that allows both axial movement

, the coupling parts as well as access to the loading

Driving medium allowed to the sealing skirt, characterized in that the sealing skirt (70, 72, 72 a, 70 b) consists of metal, is hollow cylindrical, is in tangential sealing with the joint ball (30, 30 a, 30 b) , in its axial Extent beyond the largest diameter of the joint ball (30, 30 α, 30 b) and even when the joint bracket is lifted off the sealing and sliding ring (40, 42 a, 40 b), it is in sealing contact with the joint ball. .

2. Ball joint-like connection according to claim 1, characterized in that between a on the sealing and sliding ring (40, 40 b) opposite side of the joint ball (30, 30 b) arranged support ring (54, 54 b) and the sleeve-like extension ( 14.14 ft) of the second pipe (16, 16 b) there is a gap allowing the medium conveyed in the pipe connection to the outside of the sealing skirt (70, 70 b).

1 sheet of drawings

109 644/66