DE2351539B2 - Gelenkkompensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gelenkkompensator für ;r zu seiner Achse erfolgende Längenänderungen ir Längenänderungskomponenten an ihm angeilossener Rohrleitungen, bei dem zwischen zwei hrabschnitten wenigstens ein elastisches Rohrteil in rm eines Balges od. dgl. eingebaut ist und die beiden hrabschnitte durch mindestens zwei an ihnen befe- ;te, an der Außenseite des Kompensators angeordnete Zugglieder gekoppelt sind, die je aus mindestens ein Paar Arme bestehen, v.obei die Arme des einer Rohrabschnitts mit in Rohrlängsrichtung weisender Vorsprüngen versehen sind, die entsprechende Gegen flächen an den Armen des anderen Rohrabschnitts irr gemeinsamen Überdeckungsbereich unter Bildung eines Schwenklagers hintergreifen und sich unter Zug kraft daran abstützen.

Ein solcher Kompensator ist beispielsweise durch dit

ίο GB-PS 9 00 661 bekanntgeworden. Dabei bilden du Vorsprünge des einen Arms mit den Gegenflächen de: anderen Arms eine Schneidenlagerung. Durch die Schneidenwirkung kommt es bei hoher Axialbeanspru chung zu örtlich hohen Flächenpressungen. Auch ist irr

'5 allgemeinen der Schwenkbereich recht begrenzt.

Zwar ist es durch die FR-PS 13 03514 bekanntge worden, die Schneidenlagerung durch zwei sich aufein anderabwälzende Wiegestücke zu ersetzen. Diese Wie gestücke sind an ihrem äußeren Umfang in einer kreis

zylindrischen Bohrung geführt, weshalb es be Schwenkbewegungen zu einem Aneinanderreihen dei beiden Wiegestücke relativ zueinander kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Arme eine; Gelenkkompensators so gelenkig miteinander zu ver binden, daß einerseits auch hohe Zugbeanspruchung zi keiner allzu hohen örtlichen Flächenpressung führt unc andererseits die Schwenkbewegungen keine Reibungs kräfte mehr verursachen. Darüber hinaus soll die Ausbildung und Anordnung der Arme vereinfacht und ihre Gestehungskosten herabgesetzt werden.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Gelenkkompensator der eingangs beschriebenen Art erfin dungsgemäß dadurch gelöst, daß an jedem Arm jede; Paars mehrere Vorsprünge in Form von längs entge gengesetzt gerichteter, einander berührender Kreisbö gen verlaufenden, gleichartigen Abwälz-Verzahnunger angeordnet sind.

Durch diese Abwälzverzahnungen können sich die Arme im Gelenkbereich reibungsfrei aufeinander ab

4" wälzen, wobei durch die Verzahnung ein gegenseitige! Formschluß besteht, so daß sich die Arme unter der ir Tangentialrichtung der Kreisbögen entstehenden Zug kraftkomponente nicht gegeneinander verschieber können. Auch verteilt sich die Zugbeanspruchung aul eine relativ große Berührfläche, so daß örtliche Druck spitzen vermieden werden. Schließlich können die Arme als einheitliche Teile, beispielsweise Gußteile, so gleich verarbeitungsfertig hergestellt werden, wodurcr sich nicht nur deren Herstellungskosten und derer Lagerhaltung verringern, sondern auch die Verarbeitung vereinfacht wird.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daC an jedem Arm zwei in Parallelebenen nebeneinanderli gende koaxiale Verzahnungen angeordnet sind, derer Zähne um den Betrag einer halben Teilung gegeneinander versetzt sind. Hierdurch ist sichergestellt, daß zumindest eine der beiden Verzahnungen in optimalen· Eingriff steht, so daß eine besonders querkraftstabile Abstützung gegeben ist.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Verzahnungen über den Kreisbögen sinusförmiger Verlauf haben. Größe und Verlauf des erzeugender Kreises werden so gewählt, daß einerseits die erwünschte Seitenstabilität bzw. Querkraftabstützung

herbeigeführt wird, andererseits die unter den auftretenden Zugkräften entstehende Hertzsche Pressung unter der zulässigen Grenze bleibt.

In Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig

jaß die Achse jedes Kreisbogens mit dem freien Längsende des zugeordneten Arms zusammenfällt, daß das Längsende in Form eines Halbkreises um eine auf der Quermitte des Arms gelegene Achse abgerundet ist, daß der Radius des Kreisbogens dem doppelten Radius der Abrundung entspricht, daß die Abrundung jedes Arms durch einen sich quer zum benachbarten Arm geradlinig erstreckenden, L-förmigen Steg übergriffen ist und daß der zum Kompensator radiale Schenkel des Stegs geringen Abstand gegenüber der Abrundung hat.

Durch diese Maßnahmen sind die miteinander in Eingriff befindlichen Arme zusätzlich gegen Kippen um eine quer zu ihrer Schwenkachse gelegene Achse gesichert und es ist außerdem dafür gesorgt, daß auch gelegentlich bei Abkühlung des Leitungssystems an Stelle der Zugkräfte auftretende Druckkräfte abgestützt werden können.

Im Sinne einer kostengünstigen Herstellung ist es schließlich vorteilhaft, die Arme als einheitliche, untereinander gleiche Gußteile auszubilden.

Es versteht sich von selbst, daß bei Zuggliedern, die an den Rohrabschnitten befestigte Arme und ein zwischen diesen weiterhin abgeordneten Verbindungsglied, also zwei und mehr Gelenkstellen aufweisen, die erfindungsgemäßen Maßnahmen entsprechend Anwendung finden können.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen bekannten Gelenkkompensator mit eine Gelenkstelle aufweisenden Zuggliedern,

F i g. 2 einen bekannten Gelenkkompensator mit zwei Gelenkstellen aufweisenden Zuggliedern,

F i g. 3 einen Arm eines erfindungsgemäßen Zugglieds in Draufsicht,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Zugglied im Gelenkbereich der beiden Arme bei gestrecktem Zugglied,

F i g. 5 eine Draufsicht auf die Gelenkstelle gemäß F i g. 4 bei ausgelenktem Zugglied und

F i g. 6 eine vereinfachte Darstellung des Gegenstands der F i g. 5 unter Angabe der bei einer Zugkraft im einzelnen an der Gelenkstelle auftretenden Kräfte.

In F i g. 1 ist ein zum Stande der Technik gehörender Gelenkkompensator dargestellt, der zwei mit den Rohrleitungen verbundene Rohrabschnitte 1 und 2 aufweist, die ihrerseits durch einen beispielsweise metallenen Balg 3 miteinander verbunden sind.

Damit dieser Kompensator hohen, auf ihn einwirkenden Zugkräften standhalten kann, unter denen normalerweise der Balg 3 unzulässig verformt würde, sind die Rohrabschnitte durch im ganzen mit 4 und 5 bezeichnete Zugglieder gelenkig miteinander verbunden, deren über Stege 6 bis 9 beispielsweise angeschweißte Arme 10 bis 13 in der Mitte des Kompensators ineinandergreifen und dort durch einen Bolzen 14, 15 gelenkig miteinander verbunden sind.

In F i g. 2 ist ein solcher Kompensator dargestellt, der zwei Gelenkstellen aufweist. Er sitzt zwischen zwei Rohrleitungsanschlüssen 16 und 17, wobei, wie sich aus der gestrichelt dargestellten entspannten Lage ergibt, der Anschluß 16 feststehend und der Anschluß 17 in bezüglich des von 17 ausgehenden Rohrs axialer Richtung quer zur Axialrichtung des Kompensators verschiebbar ist. Ähnlich wie der in F i g. 1 dargestellte Kompensator hat auch der Kompensator gemäß F i g. 2 zwei anschließende Rohrabschnitte 18 und 19. An diese schließen sich jedoch je ein Balg 20 und 21 an, die ihrerseits wieder durch einen weitereren Rohrabschnitt 22 miteinander verbunden sind. An den Rohrabschnitten !8 und !9 sind mit Fig.! vergleichbar Arme 23 und 24 befestigt, die sich jedoch nicht unmittelbar in gegenseitigem gelenkigem Eingriff befinden, sondern zwischen denen ein weiterer Arm 2äi angeordnet ist, der einerseits mit dem Arm 23 und andererseits mit dem Arm 24 in gelenkiger Verbindung steht. Auch hier ist die gelenkige Verbindung durch Bolzen 26 und 27

Ό gebildet.

In F i g. 3 ist ein Arm 30 gemäß der Erfindung dargestellt. Dieser enthält einstückig einen auf den mit ihm zusammenwirkenden Arm 31 hin gerichteten Vorsprung 32 (s. auch F i g. 4), mit dem er einen entspre-

'5 chenden Vorsprung 33 des Arms 31 hintergreift, wobei sich die beiderseitigen Vorsprünge 32 bzw. 33 unter der an den Armen 30 und 31 angreifenden Zugkraft gegeneinander abstützen. Die beiderseitigen Abstützflächen haben dabei je zwei entlang entgegengesetzt gekrümmten Kreisbögen 34 und 35 (s. auch F i g. 5) verlaufende Abwälz-Verzahnungen 36 bis 39, mit denen sie ineinandergreifen und wobei die beiden Verzahnungen 36, 37 bzw. 38, 39, die einem der Arme 30 bzw. 31 zugeordnet sind, entlang dem Kreisbogen 34 bzw. 35 mit der Mittelachse 46 bzw. 47 um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind. Außerdem liegen die Verzahnungen, wie am besten an Hand der F i g. 4 deutlich wird, in Parallelebenen nebeneinander.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in den F i g. 3 bis 5 ist außerdem das Ende 40 bzw. 41 der Arme 30 bzw. 31 um eine in deren Querschnitte gelegene Achse 42 bzw. 43 abgerundet und es wird jeweils von einem Steg 44 bzw. 45 des benachbarten Arms überfangen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß andererseits die Achse 46 und 47 der Kreisbögen 34 und 35 mit den Enden der ihnen zugeordneten Arme zusammenfällt. Dadurch sind die Arme 30 und 31 gegeneinander auch bezüglich Kippens um eine beispielsweise bezüglich F i g. 4 senkrecht zur Zeichenebene liegende Achse gesichert und es können auch geringfügige Druckkräfte aufgefangen werden, die die beiderseitigen Verzahnungen voneinander abzuheben suchen, weil die den Stegen 44 bzw. 45 benachbarten Stirnflächen 45a bzw. 44a den Abrundungen 40 bzw. 41 mit geringem Abstand gegenüberstehen.

In der dargestellten Weise können die die Zugglieder von Gelenkkompensatoren bildenden Arme als untereinander gleiche Bauteile hergestellt werden. Um ihre Weiterverarbeitung bzw. Anbringung durch den Her-Stellvorgang bereits ebenfalls zu erleichtern, kann dabei außerdem vorgesehen sein, daß, wie aus F i g. 3 ersichtlich, die Arme bezüglich der Rohrabschnitte verbindungsseitig senkrechte Stege 48 und 49 aufweisen, die sich über beide Oberflächenebenen der Arme hinaus erstrecken und von denen jeweils die Stegteile vor der Verbindung der Arme mit den Rohrabschnitten entfernt werden, die zur Herstellung der Verbindung nicht erforderlich sind.

Γ i g. 6 zeigt zwei in gegenseitigem Eingriff befindliehe Arme in einer gegenüber F i g. 5 gleichen Stellung, jedoch vereinfachten Darstellung. Dabei sind die Neigungen der gemäß F i g. 5 gerade tragenden Verzahnungsstellen zu Traglinien 50 und 51 verlängert, entlang derer die Arme 30 und 31 aneinander anliegen.

Außerdem sei zur einfacheren Betrachtung unterstellt, daß der Arm 30 bei 52 ortsfest angeordnet ist, während auf den Arm 31 eine Zugkraft 53 wirkt.
Diese Zugkraft wird an den Traglinien 50 und 51 in

zwei Zugkrafthälften 54 und 55 aufgeteilt, die sich ihrerseits wieder in auf den Arm 30 wirkende Längskräfte 56 und 57 sowie Querkräfte 58 und 59 zerlegen lassen. Wie die Zeichnung ohne weiteres erkennen läßt, sind die Querk.räfte 58 und 59 gegenläufig gerichtet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Gelenkkompensator für quer zu seiner Achse erfolgende Längenänderungen oder Längenänderungskomponenten an ihm angeschlossener Rohrleitungen, bei dem zwischen zwei Rohrabschnitten wenigstens ein elastisches Rohrteil in Form eines Balges od. dgl. eingebaut ist und die beiden Rohrabschnitte durch mindestens zwei an ihnen befestigte, an der Außenseite des !Compensators angeordnete Zugglieder gekoppelt sind, die je aus mindestens ein Paar Arme bestehen, wobei die Arme des einen Rohrabschnitts mit in Rohrlängsrichtung weisenden Vorsprüngen versehen sind, die entsprechende Gegenflächen an den Armen des anderen Rohrabschnitts im gemeinsamen Überdeckungsbereich unter Bildung eines Schwenklagers hintergreifen und «ich unter Zugkraft daran abstützen, dadurch ,gekennzeichnet, daß an jedem Arm (30, 31) jedes Paars mehrere Vorsprünge in Form von längs tntgegengerichteter einander berührender Kreisbögen (34, 35) verlaufenden, gleichartigen Abwälz-Verzahnungen (36 bis 39) angeordnet sind.
2. 2. Gelenkkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Arm (30, 31) zwei in farallelebenen nebeneinanderliegende koaxiale Verzahnungen (36, 37 bzw. 38, 39) angeordnet sind, deren Zähne um den Betrag einer halben Teilung gegeneinander versetzt sind.
3. 3. Gelenkkompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen Iber den Kreisbögen (34, 35) sinusförmigen Verlauf haben.
4. 4. Gelenkkompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (46, 47) jedes Kreisbogens (34, 35) mit dem freien Längsende des zugeordneten Arms (30, Sl) zusammenfällt, daß das Längsende in Form •ines Halbkreises um eine auf der Quermitte des Arms gelegene Achse (42, 43) abgerundet ist, daß der Radius des Kreisbogens (34, 35) dem doppelten Itadius der Abrundung (40, 41) entspricht, daß die Abrundung jedes Arms durch einen sich quer zum benachbarten Arm geradlinig erstreckenden, L-för- »ligen Steg (44, 45) übergriffen ist und daß der zum kompensator radiale Schenkel (46, 47) des Stegs

   Ieringen Abstand gegenüber der Abrundung (40, l)hat.
5. 5. Gelenkkompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Rohrabschnitten (1, 2; 18,19) zu verbindenden Arme (30, 31) einheitliche, untereinander gleiche Gußteile sind.