DE19711152C1 - Faltenbalg - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Faltenbalg mit einem rohrförmigen Grundkörper, der an beiden Enden Anschlußelemente zur Verbindung mit Rohrleitungen sowie dazwischen peripher Falten vorgegebener Anzahl und Geometrie aufweist, die exzentrisch zu der Längsachse des Grundkörpers ausgebildet sind, derart, daß über einen bestimmten Teil des Umfanges des Grundkörpers seine Innenwand faltenfrei ist.

Faltenbälge dieser Art finden, ausgebildet als Rohrleitungszwischenstücke, Anwendung als Ausgleicher von Längenunterschieden und von temperaturbedingten Längenänderungen in Rohrleitungssystemen, beispielsweise im chemischen Apparatebau, im Chemierohrleitungsbau, in der pharmazeutischen Industrie, insbesondere in der Reinraumproduktion.

Die bekannten Faltenbälge, wie sie beispielsweise durch die DE-OS 25 09 062, das DE-GM 75 06 525 und durch die marktgängigen Artikel der Firma Michael Schwald in Eningen bekannt geworden sind, besitzen Falten, die konzentrisch zur Längsachse des Grundkörpers ausgebildet sind. Bei waagrechtem Einbau der Faltenbälge entstehen dadurch in den unteren inneren Faltentaschen sogenannte Toträume, in denen mit Nachteil Reste der durch die Rohrleitungen fließenden Produkte verbleiben und die nicht restlos ausgespült werden können. Solche Toleranzen sind jedoch bei vielen Anwendungen, z. B. in der pharmazeutischen Industrie und in der Reinraumproduktion, nicht akzeptabel.

Durch die DE-OS 27 50 534 und die DE 43 21 575 C1 ist es bekannt, einen Faltenbalg so auszubilden, daß diese Toträume vermieden werden ohne Verlust seiner längenausgleichenden Wirkung, indem die Falten exzentrisch zu der Längsachse des Grundkörpers ausgebildet sind, derart, daß über einen bestimmten Teil des Umfanges des Grundkörpers seine Innenwand faltenfrei ist.

Wird ein derartiger Faltenbalg waagrecht eingebaut, derart, daß der Teil des Grundkörpers mit der faltenfreien Innenwand unten liegt, hat somit der Grundkörper und damit der Faltenbalg in diesem Teil eine durchgehend glatte Fläche, so daß keine Toträume, in denen sich nicht spülbare Restprodukte halten können, vorhanden sind.

Bei diesen bekannten Faltenbälgen ist jedoch durch die unsymmetrische Ausbildung der Wandung ihre Funktion als Ausgleicher von Längenunterschieden und von temperaturbedingten Längenänderungen in Rohrleitungssystemen beeinträchtigt, da die Ausgleichsbewegung unsymmetrisch erfolgt, was auch zu ständigen Querbelastungen des Materials, d. h. zu fortwährenden Dehnungen und Stauchungen in der faltenfreien Wand, und damit zu seiner vorzeitigen Ermüdung führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs bezeichneten Faltenbalg so auszubilden, daß die Ausgleichsbewegungen weitgehend symmetrisch verlaufen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Wandung des Grundkörpers im faltenfreien Teil faltenkonform nach außen verstärkt und mit äußeren Ausnehmungen versehen ist.

Durch diese Maßnahme wird eine faltenkonform gerippte äußere Wandausbildung erhalten, die sozusagen die ausgleichende Funktion der Falten (Bälge) ersetzt und damit mit großem Vorteil für eine weitgehend symmetrische Ausgleichsbewegung sorgt.

Für die geometrische Ausbildung der Falten sowie der faltenkonformen äußeren Ausnehmungen im faltenfreien Teil stehen dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung. Ist nur ein geringer Hub bei relativ hohen Drücken (ca. 8 bar) erforderlich, ist die Ausbildung von eckigen Falten vorteilhaft. In einem derartigen Fall sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die äußeren Ausnehmungen im faltenfreien Teil des Grundkörpers jeweils durch Einkerbungen mit parallelen Wandungen und abgerundetem Boden gebildet, die im Längsschnitt des Faltenbalges als Rechteckfolge erscheinen.

Bei mittleren Hüben und Drücken im Bereich von ca. 1 bar sind spitze Falten vorteilhaft. Ebenso bei mittleren Hüben aber Drücken im Bereich von 4 bis 6 bar sind runde Falten vorteilhaft, die im Längsschnitt des Faltenbalges als mäanderförmige Gebilde erscheinen.

Größere Hübe als im Fall der rein eckigen Falten bei höheren Drücken als im Fall der rein runden Falten lassen sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erzielen, wenn ausgehend von einem eckigen Faltenmuster der Ansatz der Falten in der Wandung des Grundkörpers sowie deren äußere Abstände jeweils im Querschnitt trichterförmig mit abgerundetem Boden ausgebildet sind.

Vorzugsweise besitzen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sowohl der rohrförmige Grundkörper als auch die Falten einen kreisförmigen Querschnitt.

Grundsätzlich sind jedoch auch andere Geometrien möglich, z. B. quadratische oder polygonartige Querschnitte, ohne daß dadurch die Erfindung verlassen würde.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung besteht der Faltenbalg vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Dieser Werkstoff hat besondere chemische, elektrische, mechanische sowie thermische Eigenschaften, die mit Vorteil ein breites Anwendungsgebiet für den erfindungsgemäßen Faltenbalg gewährleisten.

Weitere ausgestaltende Merkmale sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit eckigen Falten,

Fig. 1A eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit angeschrägten eckigen Falten,

Fig. 2A eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2, und

Fig. 2B eine vergrößerte Detailansicht im Faltenansatzbereich gemäß dem in Fig. 2 markierten Bereich.

Die Fig. 1 und 1A zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Faltenbalges, der einen rohrförmigen Grundkörper 1 mit kreisförmigem Querschnitt besitzt und der an beiden Enden flanschartige Anschlußelemente 2, 3 aufweist. Diese Anschlußelemente dienen zum Einflanschen des Faltenbalges zwischen Rohre, die ihrerseits an ihren Verbindungsenden ebene Dichtflächen besitzen, und sie werden üblicherweise unter Verwendung von Überwurfflanschen mit den Verbindungsenden der Rohre verschraubt. Diese Verbindungstechnik ist konventionell und braucht daher hier nicht näher erläutert zu werden.

Zwischen den beiden Anschlußelementen 2, 3 weist der Grundkörper 1, der letztlich ein ausgleichsfähiges Rohrleitungszwischenstück bildet, fünf Falten 4 mit kreisförmigem Querschnitt auf, die als sogenannte eckige Falten ausgebildet sind. Die Anzahl der Falten richtet sich nach den jeweiligen Gegebenheiten des auszugleichenden Rohrleitungssystems ebenso wie die Geometrie der Falten. Es können daher auch, wie bereits erwähnt, runde oder spitze Falten ausgebildet sein.

Während bei den bekannten Faltenbälgen die Falten konzentrisch zu der Längsachse 5 des Grundkörpers ausgeformt sind, sind die Falten bei dem erfindungsgemäßen Faltenbalg exzentrisch zu dieser Achse ausgebildet, d. h. die Achse 6 der Falten ist gegenüber der Längsachse 5 des Grundkörpers 1 um den Betrag B seitlich versetzt.

Über einen durch den Versatz B vorgegebenen Teil des Umfanges des Grundkörpers 1 ist daher seine Innenwand 7 faltenfrei. Die Wandung des Grundkörpers ist in diesem Bereich faltenkonform verstärkt und mit äußeren Ausnehmungen 8 versehen, im vorliegenden Beispiel mit eckigen Ausnehmungen, um die Symmetrie der Ausgleichsbewegungen weitgehend zu erhalten.

Wird nun der erfindungsgemäße Faltenbalg waagrecht eingebaut, und zwar so, daß der faltenfreie Bereich, d. h. die rechte Seite in Fig. 1, unten liegt, hat der Faltenbalg in diesem Bereich eine durchgehend glatte Innenfläche, so daß mit großem Vorteil keine Toträume, in denen sich nicht spülbare Restprodukte halten könnten, vorhanden sind.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das sich von demjenigen nach Fig. 1 durch eine andere Anzahl von Falten und eine andere Faltengeometrie unterscheidet. Gleiche Teile sind dabei mit demselben Bezugszeichen versehen. Bei dem Faltenbalg nach Fig. 2 sind nur vier Falten 4A vorgesehen, die nicht mehr rein eckig, sondern, wie insbesondere die Fig. 2B zeigt, angeschrägt sind, derart, daß sowohl der Ansatz 9 der Falten als auch deren äußere Abstände 10 trichterförmig mit abgerundetem Boden 11 ausgebildet sind.

Diese Ausführungsform nach den Fig. 2-2B ermöglicht gegenüber den Rechteckfalten nach Fig. 1 größere Hübe bei gleicher Druckbelastbarkeit.

Als Material für den Faltenbalg wird vorzugsweise Polytetrafluorethylen verwendet. Dieser Werkstoff (PTFE) zeichnet sich aus durch

• - eine hohe chemische Beständigkeit gegen nahezu alle Chemikalien, selbst bei sehr hohen Temperaturen,
• - ausgezeichnete elektrisch isolierende Eigenschaften, die frequenz- und temperaturunabhängig sind,
• - einen niedrigen Benetzungsgrad, da der Werkstoff von Hause aus adhäsionsvermindernd wirkt,
• - eine hohe thermische Stabilität, da PTFE-Teile in einem Temperaturbereich von etwa -200°C bis +260°C eingesetzt werden können,
• - einen sehr niedrigen Reibungskoeffizient, denn PTFE hat einen der niedrigsten Reibungskoeffizienten aller bekannten Feststoffe.

Wenn auch PTFE der bevorzugte Werkstoff ist, sind andere geeignete Werkstoffe, auch metallische neben Kunststoffen, anwendbar, je nach dem Einsatzgebiet des zugehörigen Rohrleitungssystems.

Claims (5)

1. Faltenbalg, mit einem rohrförmigen Grundkörper (1), der an beiden Enden Anschlußelemente (2, 3) zur Verbindung mit Rohrleitungen sowie dazwischen peripher Falten (4, 4A) vorgegebener Anzahl und Geometrie aufweist, die exzentrisch zu der Längsachse (5) des Grundkörpers (1) ausgebildet sind, derart, daß über einen bestimmten Teil des Umfanges des Grundkörpers (1) seine Innenwand (7) faltenfrei ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Grundkörpers (1) im faltenfreien Teil faltenkonform nach außen verstärkt und mit äußeren Ausnehmungen (8) versehen ist.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (9) der Falten in der Wandung des Grundkörpers (1) sowie deren äußere Abstände (10) im Querschnitt jeweils trichterförmig mit abgerundetem Boden ausgebildet sind.

3. Faltenbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ausnehmungen (8) im faltenfreien Teil des Grundkörpers (1) jeweils durch Einkerbungen mit parallelen Wandungen und abgerundetem Boden gebildet sind.

4. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der rohrförmige Grundkörper (1) als auch die Falten (4, 4A) einen kreisförmigen Querschnitt besitzen.

5. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht.