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Mit Kugelgelenken versehene Hochdruck-Rohrverbindung Zusatz zu Patent
(Pat.Anm. P 20 o9 856.o 12) Das Patent (Pat.Anm. P 20 o9 856.o-12) betrifft eine
kugelgelenkartige Verbindung für starre, insbesondere Hochdruckleitungen und zum
Anschließen derselben an Geräte aller Art, wobei das Kugelgelenk durch die Anordnung
von zwei Kreuz-Querbohrungen im Kugelkopf und der Abdichtung zwischen dessen Oberfläche
und dem Kugelgelenkgehäuse druckausgeglichen ist, so daß sich die in starren Rohrleitungssystemen
auftretenden Spannungen, Verlagerungen Verwindungen sowie Montage-und Ausrichtungsfehler
ohne Zwischenschalten sonstiger elastischer Elemente ausgleichen lassen.
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Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung dieser kugelgelenkartigen
Verbindung bzw. eine besonders zweckmasnige Anordnung derselben und bewirkt die
allseitig bewegliche gelenkige Verbindung zwischen zwei
sich relativ
zueinander bewegenden Anschlußstellen an irgendwelchen Geräten, wobei nicht nur
die beiden Kugelgelenke druckausgeglichen sind, sondern auch die aus einem Teleskop-rohr
bestehende Verbindungsleitung zwischen den beiden Kugelgelenken.
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Es ist bekannt, daß die für das Herstellen derartiger Verbindungen
zwischen sich relativ zueinander bewegenden Teilen bekannten Schlauchleitungen dann
nicht mehr ausreichen, wenn es sich um hohe LeitungsdrTicke handelt, weil derartige
Schlauchleitungen mit zunehmenden Drücken ihre Beweglichkeit verlieren und versteifen.
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Es sind daher als bewegliche Ubertragungsorgane für Medien mit höheren
Drücken aus mehreren über Kreuz-und Drehgelenke verbundenen Rohr.stücke bekannt
(USA-Patentschrift 1.785.o95), wobei auch die Verbindungsleitung zwischen benachbarten
Gelenkkörpern als Teleskoprohr ausgebildet sein kann (franz.
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Patentschrift 992.512). derartige Gelenkle ungen erfordern einen hohen
wirtschaftlichen Aufwand und benötigen selbst bei nur geringem 3ewegungsspiel viel
Platz. Die Drehgelenke unterliegen einem hohen Verschleiß und das Abdichten lssst
sich nur schwierig bewerkstelligen. Der grösste l\achteil derartiger Gelenkleitungen
aber ist ihr Eigengewicht. Unter seiner Einwirkung fallt die Gelenkleitung in sich
zusammen und vermag nicht mehr die erforderlichen Bewegungen auszuführen.
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Mit der Erfindung werden diese Nachteile beseitigt. Erfindungsgemß
besteht die Gelenkleitung aus zwei Kugelgelenken nach Patent (Pat.Anm. P 20 o9 856.o-12),
die an den beiden gelenkig zu verbindenden und sich relativ zueinander bewegenden
Maschinenteilen oder dergleichen mit ihrem einen Anschlußstutzen befestigt sind,
während zwischen ihren beiden anderen Anschlußstutzen ein Teleskoprohr eingesetzt
ist, das ebenso wie die 6fugelgelenke druckausgeglichen eingerichtet ist.
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Vorteilhsftereise besteht das Teleskoprohr aus einem Innenrohr, welches
unmittelbar an den Anschlußstutzen des einen Kugelgelenkes anschließt und einem
das Innenrohr mit Abstand umgebenden Außenrohr, das an seinem entgegengesetzt liegenden
Ende am Anschlußstutzen des anderen Kugelgelenkes anschließt. Dabei weist das Innenrohr
einen den Ringraum bis zum Außenrohr überbrückenden Bund auf, der die Anschlagbegrenzung
für die Teleskoprohrverschiebung in beiden Richtungen darstellt. Dieser Bund ist
mit einer Abdichtung zum Innenmantel des Außenrohres versehen. Weitere Abdichtungen
befinden sich zwischen dem Anschlußende des Außenrohres am zugeord@eten Kugelgelenk
und dem Außenmantel des Innenrohres sowie diesem und der Innenflachedes dem Anschluß
des Innenrohres an das amdere Kugelgelenk zugekehrten Anschlußkörpers des Außenrohres,
wobei diese richtungen vom Innendruck derart beaufschlagt sind, daß sich die dabei
in entgegen.
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gesetzten Richtunges auftretenden Achsialdrücke etwa aufheben.
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Damit ist eine hochdrucksichere Überleitung von gasförmigen oder flüssigen
Medien von relativ zueinander beweglichen Maschinenteilen bei geringem Raumbedarf
und wirtschaftlichem Aufwand erreicht, wobei ein Maschinenteil auch starr sein kann.
Dabei übernehmen die Kugelgelenke die seitlichen Jusschläge, und das Teleskoprohr
gleicht- die auftretenden Längennderungen aus. Darüber hinaus besteht eine relative
Drehbarkeit zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr des Teleskops.
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An Hand des in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
sind weitere Einzelheiten erlutert.
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Es zeigen Fig. 1 den Längsschnitt der Gelenkleitung etwa in der Mittelstellung
des Teleskoprohrs, und Fig. 2 im verkleinerten Maßstab die Außenansicht der Gelenkleitung
der Fig. 1 in einer Endstellung.
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Die beiden Kugelgelenke entsprechen im wesentlichen der BauS,veise
im Ausführungsbeispiel zum Patent (Pat.Anm. P 20 o9 856.o-12), nur ist ihr Aufbau
vereinfacht. Die Kugelköpfe 1 sind mit Hilfe ihrer Anschlußstutzen 2 an den sich
relativ zueinander bewegenden Maschinenteilen 3 und 4 angeschlossen. Die ICugelköpfe
1 sind umschlossen von dem Gehäusen 5 und gelagert zwischen den darin eingelegten
Kalottenringen 6 und den innenseitig kalottenartig ausgebildeten Verschlußschrauben
7 der Gehause 5. Das Abdichten zwischen den,Kalotten~ingen 6 und den Gehausen 5
einerseits una
den Kugelköpfen andererseits übernehmen die in einer
Ausnehmung 8 der Kalottenringe 6 eingelagerten Mchtringe 9, die mit ihren innenliegenden
Randkanten den Kugelköpfen anliegen. Das Abdichten zwischen den Verschlußschrauben
7 und den Gehäusen 5 einerseits sowie den Kugelköpfen 1 andererseits übernehmen
die Dichtringe 10, die mit ihren innenliegenden Randkanten den Kugelköpfen 1 anliegen
und selbst in Ausnehmungen 11 der Verschlußschrauben eingelagert sind.
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Diese einander parallel liegenden Dichtringe 9 und 10 haben die gleichen
Querschnitte und Durchmesser und sitzen mit Vorspannung in ihren Lagernuten 8 und
11, so daß auch im drucklosen Zustand der teitungsmedien eine vollkommene Abdichtung
der Kugelköpfe in den Gehäusen erreicht ist. Mit Hilfe der in den Kugelköpfen eingearbeiteten
Kreuzbohrungen 12, 13, die zur Vermeidung von Drosselungserscheinungen in Ringkanäle
14 münden. wirkt der iteitungsdruck auf diese Dichtringe 9 und 10 ein, wobei zunächst
mit stigenden Drücken die Dichtwirkungen wachsen und gleichzeitig auf die Kugelköpfe
in Radialrichtungen auf die gedachten Mtftelpunkte der Kugelköpfe zu sich gegenseitig
aufhebende Druckkräfze einwirken, so daß die Kugelköpfe sozusagen zwischen diesen
Dichtringen 9 und 10 druckausgeglichen schwimmen. Zum Begrenzen der Schwenkwinkel
zwischen den Gehäusen und der Kugelköpfen dienen außerhalb der abgedichteten Oberflächenbereicht
der Kugelköpfe vorgesehene Räume, bei denen Teile der Kugelköpfe an Wandflächen
der Gehäuss mittelbar oder unmittelbar nach denwenkbewegungen zum Anschlag konnem.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind konische Ansätze 15 an den
Kugelköpfen vorgesehen, die bei Schwenkbewegungen derselben an den zylindrischen
Innenwandungen 16 der Verschlußschraube 7 zum Anschlagen kommen. Im anderen Gehäusebereich
sind die Innenflächen 17 der Kalottenringe 6 konisch ausgebildet als Anschlagbegrenzung
für die Anschlußstutzen 2, An einer Seite der Gehäuse 5 sitzen die Überleitungs
stutzen 18 und zwischen Ihnen ist als Verbindungsglied ein Teleskoprohr eingebaut,
welches die Achsialbewegungen aufnimmt. Dieses Teleskoproh setzt s sich as dom Innenrohr
19 und dem dieses mit Abstand ummantalnden Aussenrohr 2e zusammen, die sich relativ
zueinander achsial verschieben und verdrehen können. Während das Innenrohr 19 an
dem Überleitungsstutzen 18 des einen Kugelgelenks angeschlossen ist, steht das Außenrohr
mit dem Überleitungsstutzen 18 des anderen Kugelgelenks in Verbindung. Zweckmässig
werden diese Anschlüsse mit Hilfe an sich bekennter Echneidringverschraubunge hergestellt.
Dazu ist jeder Überleitungsstutzen am Außenmantel mit Gevinde und innerseitig mit
dem erforderlichen Aufnahmekonus für den Schneidring 21 versehen, der beim Anziehen
der Übermurfmutter 22 auf dem Außengewinde der Überleitungs@rutzen 18 in die Außenmäntal
der Anschlußrchrteile einschraider und so die Hochdruckdichtung herstelle. Dabei
erfo@gt
das Anschließen des Innenrohres 19 unmittelbar.
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Das Außenrohr 20 dagegen weist an beiden Stirnbereichen Gleitführungskörper
für das Innenrohr auf, die diesem gegenüber abgedichtet sind, was noch näher erläutert
wird. Der eine Gleitfiihrungskörper ist als Arischlußstück 23 sm Überleitungsstutzen
18 ausgebildet und innenseitig mit einer zylindrischen Gleitführung für das Innenrohr
auf einer Lunge versehen, welche dem Maß für die achsiale Ausfahrmöglichkeit des
Teleskops entspricht. Der andere Gleitführungskörper am anderen Stirnbereich des
Außenrohres 20 ist als Verschlußstück 24 ausebildet. Anschlußstück 23 und Verschlußstück
24 sind mit entsprechenden Gewindebereichen 25 und 26 mit dem Außenrohr 2c erbund
en.
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Das Abdichten des Anschlußstickes 23 gegenücer dem Innenrohr 19 übernimmt
die in einer in der Gleitzylinderfläche des Anschlußstückes 23 eingearbeiteten nit
Vorspannung eingelegte Ringdichtung 27, die durch minen eingelegten Stützring 28
gehaltert ist.
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Das Abdichten zwischen dem Verschlußstück 24 und dem Innenrohr 19
übernimmt die in der Gleitzylinderfläche des Verschlußstückes mit Vorspannung eingelegte
Ringdichtung 29. Als Abdichtung gege:1iiber dem Außenrohr 20 dient die am Auslauf
des Gewindebereiches 26 zwischengefasste Dichtung 30. In der Gleitzylinderfläche
des Verschlußstüclces ist noch eine weitere Nut zur Aufnahme eines Staubringes 31,
z.B. aus Filz, vorgesehen, wodurch das Eindringen von Schmutz in das Teleskop verhindert
wird.
Um den Druckausgleich für die Achsialbewegung des Telekops zu erreichen, ist am
Innenrohr 19 ein Flansch 32 vorgesehen, welcher den Freiraum bis zum Innenmantel
des Außenrohres 20 über'drückt und zugleich mit seinen Stirnflächen den Verschiebeweg
des Teleskops nach beiden Achsialrichtungen hin begrenzt. Sobald die linke Stirnfläche
am Stützring 28 anschlägt, isidas Teleskop auf Kleinstmaß zusammengeschoben. Umgekehrt
begrenzt das Anschlagen der anderen Stirnflache des Flansches 32 am Verschlußstück
24 den maximalen Ausziehweg des Telekops.
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Zwischen dem Flansch 32 und dem Verschlußstück 24 entsteht mit Hilfe
der Bohrung 33 ein vom Druck des Leitungsmediums beaufschlagter Raum, der nach einer
Seite hin auf die Dichtung 29 einwirkt und nach der anderen Seite auf die Dichtung
34, die in einer Außennut 35 des Flansches 32 mit Vorspannung gegenüber dem Außenrohr
abdichtet, wobei ein Spreng- oder Seegerring 36 den Abschluß des Nutraumes 35 bildet
und zugleich die Begrenzung für den maximalen Ausziehweg des Teleskops, wie weiter
vorn beschrieben wurde. Der Druckausgleich in Achsialrichtung wird dadurch erreicht,
daß die AbmessZmgen der Dichtungen 27, 29 und 34 so gewählt wind, daß die Druckeinwirkung
auf die Dichtung 27 aus dem Medium über den Ringspalt zwischen dem Innenmantel des
Anschlußstückes 23
und dem Außenmantel des Innenrohres 19 etwa
dem Druck auf'die Differenzfläche der entgegengesetzt druckbeaufschlagten Dichtflächen
29 und 34 entspricht. Eine Bohrung 37 im Außenrohr dient zur Entlüftung des Raumes
38 zwischen dem Flansch 32 und dem Anschlußstück 23.
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Patent ansprüche