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Kugelgelenkrohrverbindung Die Erfindung betrifft eine Kugelgelenkrohrverbindung
mit einer Kugelpfanne, einem Kugelzapfen, einer Pfannenmutter und mit Ringdichtungsanord.nungen
zwischen dem Kugelzapfen und der Kugelpfanne und/oder der Pfannenmutter, wobei die
Kugelpfanne und der Kugelzapfen innenliegende Oberflächenteile aufweisen, die von
dem die Kugelgelenkrohrverbindung durchströmenden Medium parallel zur Strömungsrichtung
gegensinnig beaufschlagt werden. Kugelgelenkrohrverbindungen sind in vielfältiger
Ausführungsform bekannt. Sie dienen zur gelenkigen, dichten Verbindung von d.ie
zwei Rohren, durch ein unter Überdruck oder unter Unterdruck stehendes Medium strömt.
Bei den Kugelgelenkrohrverbindungen muß die Bohrung des Kugelzapfens an ihrem in
der Kugelpfanne liegenden Ende aufgeweitet sein, damit in der Kugelgelenkrohrverbindung
auch dann der volle Durchtrittsquerschnitt zur Verfügung steht, wenn die beiden
miteinander verbundenen Rohre im Winkel zueinander stehen. Durch diese erforderliche
Aufweitung der Kugelzapfenbohrung ergeben sich im Inneren der Kugelgelenkrohrverbindung
sowohl am Kugelzapfen als auch an der Kugelpfanne innenliegende Oberflächenteile,
die etwa rechtwinklig zur Strömungeriehtung des Mediums liegen und von diesem in
entgegengesetzter Richtung beaufschlagt werden. Indolgedessen wirkt im
Inneren
der Kugelgelenkrohrverbindung eine Kraft, die bei einem Überdruckmedium den Kugelzapfen
von der Kugelpfanne zu trennen, die beiden Kugelgelenkrohrverbindungsteile also
auseinander zu ziehen versucht. Durch diese Kraft wird die Ringdichtungsanordnung
zwischen den Kugelzapfen und der Kugelpfanne zusammengepresst, was zunächst die
vorteilhafte Wirkung hat, daß die Dichtungswirkung der Dichtungsanordnung verbessert
wird, Wenn der Druck des die Kugelgelenkrohrverbindung durchströmenden Mediums jedoch
sehr hoch ist, wird die zwischen dem Kugelzapfen und der Kugelpfanne wirkende Kraft
so groß, daß die beiden Teile durch Reibungaschluß unbeweglich aufeinander gepresst
werden und eine Verschwenkung der beiden Rohrteile gegeneinander nicht mehr möglich
ist, jedenfalls aber zu einer Zerstörung der aufeinander gleitenden Flächen des
Kugelzapfens und der Kugelpfanne führt.
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Bei geringem Innendruck sind bei den bekannten Kugelgelenkrohrverbindungen
die auf die Ringdichtung wirkenden Anpresskräfte so gering, daß das Medium aus der
Kugelgelenkrohrverbindung austreten kann. Andererseits werden die bekannte Kugelgelenkrohrverbindungen
- wie oben erläutert wurde - bei hohen Innendrücken unbeweglich.
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Die Erfindung soll diese Nachteile der bekannten Kugelgelenkrohrverbindungen
vermeiden und eine Kugelgelenkrohrverbindung schaffen, die sowohl bei geringen als
auch bei mittleren und hohen Innendrücken einwandfrei abdichtet und beweglich bleibt.
Auch soll bei der Kugelgelenkrohrverbindung gemäß der Erfindung eine größere Schwenkbewegung
zwischen den beiden Kugelgelenkteilen möglich sein, als das bei den bekannten Einricntungen
dieser Art der Fall war. Die Kugelgelenkrohrverbindung gemäß der Erfindung soll
konstruktiv einfach sein und dennoch die gestellten Aufgaben vorzüglich lösen. Sie
soll auch einen wirksamen Schutz gegen das Eindringen von Staub zwischen die hochpolierten
Kugelflächen des Kugelzapfens und der Kugelpfanne aufweisen, wobei dieser Schutz
gleichzeitig das Auffinden einer eventuellen Leckstelle erleichtern soll.
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Diese und weitere Aufgaben werden gemäß der Erfindung bei einer Kugelgelenkrohrverbindung
von der eingangs beschriebenen Art
dadurch gelöst, daß an dem Kugelzapfen
und an der Kugelpfanne und/oder an der Pfannenmutter vom durchströmenden Medium
paralel zur Strömungsrichtung beaufachlagte zweite, innenliegende Oberflächenteile
ausgebildet sind, die den entsprechenden ersten innenliegenden Oberflächenteilen
im wesentlichen gegenüber liegen.
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Die Erfindung sieht also vor, daß man in der Kugelgelenkrohrverbindung
zusätzliche innenliegende und vom durchströmenden Medium beaufschlagte Flächen anordnet,
die von dem Medium derart beaufschlagt werden, daß die Kräfte, die bei den bekannten
Kugelgelenkrohrverbindungen den Kugelzapfen und die Kugelpfanne auseinander zu treiben
versuchen, durch innere, entgegengesetzt wirkende Kräfte im wesentlichen wieder
aufgehoben werden. Auf diese Weise erreicht man, daß die Kugelgelenkrohrverbindung
auch bei hohen Innendrücken immer leicht beweglich bleibt. Da man bei der erfindungsgemäßen
Kugelgelenkrohrverbindung wegen dieses inneren Kräfteausgleichs keine Rücksicht
mehr darauf zu nehmen brauch., daß die bei den bekannten Kugelgelenkrohrverbindungen
vorhandenen innenliegenden und vom Druckmedium beaufschellgten Oberflächenteile
und folgich die den Kugelzapfen und die Kugelpfanne auseinandertreibenden Kräfte
nicht zu groß werden, kann man die Aufweitung des Kugelzapfens bei der erfinaungsgemäßen
Kugelgelenkrohrverbindung größer machen und folglich
| auch einen größeren Schwenkywinkel zwischen den beiden Kugelge- |
lenkteilen erreichen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aer Erfindung ist vorgesehen,
daß zwischen dem Kugelzapfen uns der Kugelpfanne und der Pfannenmutter eine Seitenringkammereisgebildet
ist, die über Kanäle im Kugelzapfen mit dem die Kugelgelenkrohrverbindung durchströmenden
Medium in Verbindung steht.
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Hierbei kann der Kugelzapfen einer. Kugelpfannenkörper aufweisen,
der mit einem Pfannenring der Pfannenmutter zusammenwirkt uns auf dem ein von den
Känälen durchzogener, eine Kugelteilfläche größeren Durchmessers bildender Ringvorsprung
ausgebildet ist, aer mit der Kugelpfanne zusammenwirkt.
Die Ringdichtungen
sind zweckmäßig im Pfannenring der Pfannenmutter angeordnet Man kann weitere Ringdichtungen
im Ringvorsprung des Kugelzapfens anordnen. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft,
wenn diese Ringdichtungen im Ringvorsprung des Kugelzapfens hohe Elastizität
aufweisen, wobei diese Elastizität einen Mindestanpressdruck im Bereich der Ringdichtungen
im Pfannenring der Pfannenmutter erzeugt, so däß die Kugelgelenkrohrverbindung gemäß
der Erfindung auch bei geringen Innendrücken immer vollkommen dicht bleibt.
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In weiterer Ausgestaltung. der Erfindung wird ein Ring aus hochelastischem
und vorzugsweise hochsaugfähigem Werkstoff, wie z.B. Schaumstoff, um den Hals des
Kugelzapfens zwischen diesem und der Pfannenmutter angeordnet. Dieser Ring verhindert
in jeder Stellung der Kugelgelenkrohrverbindung das Eindringen von Staub zwischen
die hochpolierten Kugelflächen. Wenn dieser Ring aus hochsaugfähigem Werkstoff besteht,
ist er in der Lage, eventuell austretendes Medium aufzusaugen. Will man dann feststellen,-ob
eine Kugelgelenkrohrverbindung dicht ist, so braucht man nur auf diesen hochsaugfähigen
Ring zu drücken. Tropft das Medium aus diesem heraus, so ist die Kugelgelenkrohrverbindung
undicht. Bei den bekannten Kugelgelenkrohrverbindungen war das Auffinden einer undichten
Stelle wesentlich schwieriger, weil das austretende Medium am Rohr entlanglief und
nicht an der Austrittsstelle angesammelt wurde.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiele, wobei auf die beiliegende
Zeichnung Bezug genommen wird, die eine Kugelgelenkrohrverbindung gemäß der Erfindung
zur Hälfte im Längsschnitt und zur anderen Hälfte in Ansicht zeigt.
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In der Zeichnung besteht die Kugelgelenkrohrverbindung im wesentlichen
aus dem allgemein mit 10 bezeichneten Kugelzapfen, der allgemein mit 12 bezeichneten
Kugelpfanne und der allgemein mit 14 bezeichneten Pfannenmutter. Alle drei Teile
sind in Richtung
der@Zängsachse X-X durchbohrt.
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Der Kugelzapfen 10 besteht im einzelnen aus einer Sechskant-Muffe-16
, die ein Innengewinde zum Anschluß einer Rohrleitung aufweist. An diese Seohskantmuffe
16 schließt sich der Hals 18 des Kugelzapfens an, der wiederum in den eigentlichen
Kugelzapfenteil 20 übergeht. Rahe dem freien Ende des eigentlichen Kugelzapfenteils
20 ist auf dessen Außenseite ein Ringvorsprung 22 ausgebildet, der auf seiner Außenseite
wiederum eine Kugelfläche aufweist, deren Durchmesser größer ist, als der Durchmesser
der Kugelfläche des eigentlichen Kugelzapfens 20. Der Ringvorsprung 22 wird von
Kanälen 24 durchzogen, die eine Verbindung zwischen dem inneren Durchflußkanal der
Kugelgelenkrohrverbindung und der Außenseite des eigentlichen Kugelzapfens 20 unterhalb
des Ringvorsprunges 22 herstellen.
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Die Kugelpfanne 12 besteht im wesentlichen aus einer Sechskantmuffe
2b, die mit einem Innengewinde zum Anschluß einer Rohrleitung versehen ist. An dieser
Stelle sei erwähnt, daß selbstverständlich statt des Innengewindes in den Muffen
15 und 26 auch Außengewinde und andere Rohranschlußarten, wie z.B. Flansche, vorgesehen
werden können.
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An die Sechskantmuffe 26 schließt sich die eigentliche Pfanne 28 am
die mit einem umlaufenden Gewinde 30 versehen ist und deren innere Pfannenfläche
mit der Außenseite des Ringvorsprunges 22 zusammenwirkt.
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Die Pfannenmutter 14 weist einen Sechskantring 32 auf, an den sich
ein Innengewindeschaft 34 anschließt, der auf das Außengewinde 30 dar Kugelpfanne
12 aufschraubbar ist. Die Pfannenmutter weist im Bereich des Sechskantringes 32
eine mit dem eigentlichen Kugelzapfen 20 zusammenwirkende Pfannenringfläche auf.
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Nach dem Aufschrauben der Pfannenmutter 14 auf die Kugelpfanne 12
werden dies- beiden Teile zweckmäßig gesichert, wozu in der Pfannenmutter eine Ringnute
3b vorgesehen ist, in del ein
Sicherungsfederring 38 angeordnet
ist, welcher mit einem radial verlaufenden Ende 40 in miteinander fluchtende Bohrungen
der Pfannenmutter und der Kugelpfanne eingreift.
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Zwischen der Pfannenmutter 14 und der Kugelpfanne 12 ist ein Dichtungsring
42 angeordnet.
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Die eigentlichen Ringdichtungen 44 der Kugelgei;enkrohrverbindung
liegen in Ringnuten, welche in der Ringpfannenfläche der Pfannenmutter 14 ausgebildet
sind.
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Weitere Ringdichtungen 52 kann man in umlaufenden Nuten in der Kugelringfläche
des Ringvorsprunges 22 anordnen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt
es sich bei den Ringen 52
jedoch um Ringe aus einem stark elastischen Material,
deren Hauptfunktion nicht in erster Linie eine Abdichtung, sondern die Erzeugung
einer Abpresskraft zwischen dem eigentlichen Kugelzapfen 20 und den Dichtungen 44
im Pfannenring 32 der Pfannenmutter 14 ist.
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Es wurde bereits erwähnt, daß, um bei einer Kugelgelenkrohrverbindung
auch bei Schrägstellung des Kugelzapfens zur Kugelpfanne einen vollen Durchflußquerschnitt
zu erhalten, die Bohrung des Kugelzapfens an ihrem Ende größeren Durchmesser haben
muß. In der Schnittdarstellung stellt die strichpunktierte Linie 50 die gedachte
innere Begrenzung der durch diese Aufweitung der Bohrung des kugelzapfens 10 entstehenden
Ringkammer 48 dar. Wenn in der Kugelgelenkrohrverbindung ein unter Druck stehendes
Medium vorhanden ist, dann übt dieses in Richtung des Pfeiles A auf den Kugelzapfen
10 und in Richtung des Pfeiles B auf die Kugelpfanne 12 einen Druck auo, der die
beiden Kugelgelenkteile
| auseinander züf tre1 bf=::i z,:estrebt ist. |
| Bei der 1-t'-s,;@:1.gE:..t:ri.P.rohrverbindung gemäß der Erfindung
wird diese |
| K. : @,-wx@@.I im wesentlichen aufgehoben, daß außerhalb des |
| @.igetl.:ugelzapfens 20 eine Seitenringkammer 4ö ausge.- |
| #.«t. Ue über die Kanäle 24 mit dem Druckmedium beauf- |
| =-ch@gt wrd, so daß in Richtung des Pfeiles C auf den Seitenrand |
des Ringvorsprunges 22 und in Richtung des Pfeiles D auf
die Pfannenmutter jeweils eine Kraft ausgeübt wird, die den Kräf-
ten A bzw.
B entgegenwirkt. Die Folge ist, daß selbst beilmhen Innendrücken die Kugelgelenkrohrverbindüng
gemäß der Erfindung leichtgängig bleibt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der eigentliche Kugelzapfenteil
20 an seiner Wurzel eine umlaufende Nute 54 auf, in die ein um den Hals 18 des Kugelzapfens
10 herumliegender Ring 56 aus hochelastischem und hochsaugfähigem Werkstoff, wie
beielielsweise Schaumstoff, eingreift. Man erkennt, daß der Ring 5b den Zwischenraum
zwischen der Pfannenmutter 14 und dem Hals 18 des Kugelzapfens 10 im wesentlichen
ausfüllt, wobei allerdings der Zwickel zwischen der Pfannenmutter und dem eigentlichen
Kugelzapfen 20 frei bleibt, um die Beweglichkeit der Kugelgelenkrohrverbindung nicht
zu beeinträchtigen.
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Der Ring 56 hat mehrere Funktionen. Er sorgt zunächst dafür, daß kein
Staub oder Schmutz von außen auf die hochpolierten Kugel- bzw. Pfannenflächen gelangt,
so daß diese vor der Schleifwirkung dieses Staubes geschützt sind. Wegen seiner
hohen Elastizität behindert der Ring 56 die Verschwenkung des Kugelzapfens gegenüber
der Kugelpfanne nicht. Man erkennt aus der in Ansicht dargestellten Hälfte der beiliegenden
Zeichnung, daß der Ring 56 sich bei Schrägstellung des Kugelzapfens 10 entsprechend
verformt.
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Sollte die Kugelgelenkrohrverbindung gemäß der Erfindung einmal undicht
werden, so cig das Druckmedium heraussickert, so wird dieses vom saugfähigen Ring
56 aufgefangen. Wenn man daher auf den Ring 56 drückt und feststellt, daß
diesen sich mit dem Medium vollgesaugt hat, so zeigt dies an, daß die Kugelgelenkrohrverbindung
undicht ist. Ohne den Ring 56 wäre diese Feststellung sehr viel schwieriger zu treffen,
weil in diesem Falle heraussickerndes Medium $m Rohr entlang fließen würde und man
nur schwer die Austrittsstelle des Mediums feststellen könnte. Selbstverständlich
ist die Erfindung nicht an die Einzelheiten
der dargestellten Ausführungsform
gebunden. Das Ausführungsbeispiel ist in vielfältiger Weise erbwandelbar, ohne daß
damit der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.