DE1811959C3 - Zugentlastete Balgenverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zugentlastete Balgenverbindung, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben und beispielsweise aus der US-PS 29 01 272 bekannt ist.

Bei dieser bekannten zugentlasteten Balgenverbindung ist zur Übertragung von Axialkräften zwischen den Teilen einer Rohrleitung im Bereich der Balgenverbindung ein Universalgelenk vorgesehen, welches zwei Schwenkachsen hat, die unter rechten Winkeln zueinander angeordnet sind und die über einen Kardanring oder eine entsprechende Vorrichtung die Kräfte von einem inneren Bauteil auf einen äußeren Bauteil übertragen. Diese Konstruktion bedingt einen großen Außendurchmesser der Verbindungsstelle, was zu einem erheblichen Strömungswiderstand führt Es wird zwar der Versuch gemacht, diesen Strömungswiderstand dadurch herabzusetzen, daß Verkleidungskörper verwendet werden, die diese Bauteile umgeben und die stromlinienförmige Enden haben, jedoch haben diese Verkleidungskörper selbst einen großen Durchmesser und dadurch wird der Querschnitt weiter verringert, der für die Strömung zur Verfügung steht Diese Verkleidungskörper erstrecken sich ferner in den Abschnitt der Leitung hinein, in dem der Leitungsquerschnitt in jedem Fall durch die diese Verkleidungskörper tragende Armkreuzflügel verengt wird, und dies führt zu einem Gesamtaufbau, der ganz beträchtliche Strömungsenergieverluste und entsprechende Druckverluste verursacht Dies ist inbesondere dann ein ganz beträchtlicher Nachteil, wenn in der Rohrleitung, die diese zugentlastete Balgenverbindung aufweist, eine Strömung mit hoher Geschwindigkeit geführt wird und wenn mehrere derartige Balgenverbindungen in Serie geschaltet sind, wie es bei der

Rohrleitung nach der zitierten US-PS vorgesehen ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Balgenverbindung mit innenliegender Zugentlastung so auszubilden, daß der Strömungswiderstand &af ein Minimum herabgesetzt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Mit Vorteil sind die Halterungen für die Schwenkverbindungen Schäfte mit vollem Querschnitt wodurch der Querschnitt für eine gegebene zu übertragende Kraft auf ein Minimum herabgesetzt werden kann. Diese Schäfte erstrecken sich von Armkreuzen aus, so daß in dem Bereich, in den der eigentliche Gelenkkopf angeordnet ist, keine Arme eines Armkreuzes vorhanden sind, die den Querschnitt verringern könnten, der für die Strömung zur Verfügung steht In vorteilhafter Weise ist der Gelenkkopf derart aufgebaut daß für einen gegebenen Bedarf an Lageroberfläche der Außendurchmesser und damit die Strömungsbegrenzung minimal gehalten werden können, ohne dadurch die Winkelverdrehung des Gelenkes unnötig zu begrenzen.

Um die Herstellung des Gelenkkopfes zu vereinfachen, kann mit Vorteil der Lagerkörper in einer quer zur Achsrichtung des ihn tragenden SJjaftes liegenden

Ebene derart geteilt sein, daß der Zugkräfte in Richtung

dieses Schaftes aufnehmende Teil seines Hohlraumes völlig in einem der beiden so ausgebildeten Teile angeordnet ist

Mit Vorteil kann ferner der Gelenkkopf aus zwei

Teilkörpern bestehen, von denen der eine am Ende des den Kopf tragenden Schaftes befestigt und an der von diesem Schaft abgekehrten Seite mit einer kugelartig gekrümmten Außenfläche zur Übertragung von Druckkräften versehen ist, während er an der dem Schaft zugekehrten Seite um diesen Schaft herum eine Schulter bildet an welcher der andere auf der dem Schaft zugekehrten Seite die zur Zugübertragung dienende Stützfläche bildende und den Schaft ringartig umgebende Kopfteil anliegt Durch diese Ausbildung ist es mit Vorteil möglich, die beiden Teilkörper aus verschiedenen Materialien herzustellen, den einen beispielsweise aus einem Material, welches eine gute Lagereigenschaft aufweist während das Material für den anderen Teilkörper hauptsächlich unter Berücksichtigung der mechanischen Festigkeit ausgewählt wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer Balgenverbindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt
Fi g. 1 eine Axialschnittansicht der Balgenverbindung und

F i g. 2 eine Vorderansicht

Es sei zuerst auf F i g. 1 Bezug genommen. Die Balgenverbindung weist zwei normalerweise in Flucht

miteinander befindliche Teile 1 und 2 einer Rohrleitung auf. Weiterhin weist die Balgenverbindung einen Metallbalgen 3 auf, dessen beide Enden an die benachbarten Enden der Teile 1 und 2 angeschweißt sind.

Um zu verhindern, daß ein Druck in der Balgenverbindung die beiden Teile 1 und 2 der Rohrleitung voneinander fortbewegt und den Balgen 3 dadurch streckt, sind die hciden Teile 1 und 2 ferner durch einen Gelenkkopf 4 miteinander verbunden, dessen Lagerkör- ι ο per 11 und Kopfteil von einem Schaft 5 und 6 getragen sind, dif sich ihrerseits koaxial von der Mitte eines Armkreuzes 7 oder 8 aus erstrecken, welches innerhalb der Teile 1 und 2 der Rohrleitung befestigt ist Um eine optimale Flexibilität zu erreichen, ist die Mitte des is Gelenkkopfes 4 vorzugsweise in der Mitte der Länge des Balgens 3 angeordnet

Der Kopfteil, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel einen Zugentlastungskopf bildet, weist einen Teilabschnitt 9 auf, der auf einem Zapfenansatz 17 mit vermindertem Durchmesser des Schaftes 5 sitzt, wobei dieser Zapfenansatz einen Nietkopf 18 trägt, Jer den Teilkörper 9 hält Der Umfang dieses Teilkörpers 9 ist kugelförmig ausgebildet Ferner ist ein zweiter Teiikörper 10 vorgesehen, der gegen eine Schulter anliegt die durch den ersten Teilkcrper 9 gebildet wird und der den Schaft 5 des Teiles 1 umgibt Dieser zweite Teilkörper 10 weist eine kugelförmige Tragoberfläche auf. Die kugelförmigen Oberflächen an den beiden Teilkörpern 9 und 10 sind derart ausgebildet und angeordnet, daß sie einen Teil einer gemeinsamen Kugel bilden, und die kugelförmige Oberfläche des Teilkörpers 10 überträgt in Längsrichtung verlaufende Kräfte, die die Neigung haben, den Balgen 3 auszudehnen, vom Teil 1 auf den anderen Teil 2. Um die übertragenen, in Längsrichtung verlaufenden Kräfte aufzunehmen, weist der Schaft 6 einen Lagerkörper 11 auf, der einen Lagerkörperabschnitt 12 trägt Der Lagerkörperabschnitt 12 ist am Lagerkörper 11 beispielsweise mittels Gewinden 13 befestigt und weist einen kugelförmigen Hohlraum 14 auf, in den die kugelförmige Oberfläche des Teilkörpers 10 eingepaßt ist Eine Durchgangsbohrung 15 im Lagerkörper 12 umgibt den Schaft 5 des Teiles 1 mit einem ausreichenden Spielraum, damit eine gewünschte Schwenkbewegung des Schaftes um die gemeinsame Mitte der Kugeloberflächen des Teiikörpers 10 und des Lagerkörperabschnittes 12 stattfinden kann. Der Lagerkörper 11 des Gelenkkopfes weist einen kugelförmigen Hohlraum 16 auf, in den die kugelförmige Oberfläche des Teilkörpers 9 eingepaßt ist wodurch eine Bewegung der beiden Teile 1 und 2 aufeinander zu verhindert oder begrenzt wird. Bei einer derartigen Bewegung würde der Balgen 3 zusammengedrückt werden.

Wenn der Lagerkörperabschnitt 12 so fest auf den Lagerkörper 11 des Gelenkkopfes aufgeschraubt ist daß deren kugelförmige Oberflächen auf einer gemeinsamen Kugel liegen, verhindert der Gelenkkopf 4 jegliche Bewegung der beiden Teile 1 und 2 voneinander fort oder aufeinander zu, und es ist lediglich eine Schwenkbewegung der beiden Teile 1, 2 relativ zueinander möglich. Wenn der ^gerkörperabschnitt 12 teilweise abgeschraubt «st, wird eine begrenzte Axialverschiebung der beiden Teile I, 2 relativ zueinander zu ermöglicht

Alle Bauteile, die zur Aufnahme von Längskräfter_s die auf die Balgenverbindung einwirken, bestimmt sind, sind innerhalb der Rohrleitung angeordnet und äußere Bauteile sind für diesen Zweck nicht erforderlich. Da der Gelenkkopf 4 im Raum zwischen den beiden Armkreuzen 7 und 8 angeordnet ist die sich axial nicht überlappen, wird dadurch der Strömungswiderstand auf ein Minimum herabgesetzt und es können Kugelgelenkelemente von verhältnismäßig großem Durchmesser verwendet werden, wodurch der Reibungsverschleiß vermindert wird. Da der Teilkörper 10, der zur Aufnahme der Zugkräfte dient vom Teilkörper 9 getrennt ist kann der Teilkörper 10, falls gewünscht, aus einem anderen Material hergestellt werden, beispielsweise aus einem Material, welches gute Lagereigenschaften aufweist während das Material für den Teilkörper 9 hauptsächlich wegen der mechanischen Festigkeit ausgewählt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zugentlastete Balgenverbindung zur Aufnahme von Winkeländerungen zwischen zwei normalerweise in Flucht miteinander befindlichen Teilen einer Rohrleitung, bei der mit jedem von zwei durch den Balgen miteinander verbundenen Endanschlußteilen mittels eines Armkreuzes eine koaxial in den Balgen vorstehenden Stütze starr verbunden ist, und bei welcher die beiden Stützen innerhalb des Balgens derart miteinander gelenkig verbunden sind, daß jede sich in allen Richtungen gegen die Achse der anderen Stütze neigen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stützen als vom Armkreuz (7) vorstehende Schäfte (5,6) mit vollem Querschnitt und entsprechend kleinem Durchmesser ausgebildet sind, und daß zwecks Herstellung der gelenkigen Verbindung der eine Schaft (5) an seinem Ende einen als Kugelkörper ausgebildeten Gelenk kopf (4) trägt, während der aridere Schaft (6) einen zwecks Einfügung des Geienkkopfes (4) geteilten Lagerkörper (11, 12) mit einem kugelförmigen Hohlraum (14,16) und einer die nötige Winkelbewegung zulassenden Durchgangsbohrung (15) für den den Gelenkkopf tragenden Schaft (5) trägt

2. Balgenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (11, 12) in einer quer zur Achsrichtung des ihn tragenden Schaftes (6) liegenden Ebene derart geteilt ist, daß der Zugkräfte in Richtung dieses Schaftes aufnehmende Teil (1<*Λ seines Hohlraumes völlig in einem der beiden so gebildeten Teile angeordnet ist

3. Balgenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Gelenkkopf (4) aus zwei Teilkörpern (9,10) besteht von denen der eine (9) am Ende des den Kopf (4) tragenden Schaftes (5) befestigt und an der von diesem Schaft abgekehrten Seite mit einer kugelartig gekrümmten Außenfläche zur Übertragung von Druckkräften versehen ist während er an der dem Schaft (5) zugekehrten Seite um diesen Schaft herum eine Schulter bildet, an welcher der andere auf der dem Schaft (5) zugekehrten Seite die zur Zugübertragung dienende Stützfläche bildende und den Schaft ringartig umgebende Kopfteil (10) anliegt