DE2426151C3

DE2426151C3 - Articulated pipe connection for high loads

Info

Publication number: DE2426151C3
Application number: DE19742426151
Authority: DE
Inventors: Louis 2000 Hamburg Pohl
Original assignee: Individual
Current assignee: REINING-HEISSKUEHLUNG 4330 MUELHEIM DE
Priority date: 1974-05-29
Filing date: 1974-05-29
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2426151A1; DE2426151B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkrohrverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an articulated pipe connection according to the preamble of claim 1.

Bekannte Kugelrohrgelenke bestehen aus einem Gehäuse, dessen Innenraum eine Einlauföffnung aufweist, die mit einem Rohran.'-chluß verbindbar ist, und der eine Auslauföffnung aufweist, auf deren Innenseite ein Kugeldichtring fest in das Gehäuse eingepaßt ist, wobei die Dichtfläche des Kugeldichtrings in Form einer Hohlkugel-Kalotte ausgeführt ist. In die Auslauföffnung des Gehäuses ragt ein mit dem anderen Rohranschluß starr verbindbarer Rohrstutzen hinein, der eine Kugelkalotte irägt, die mit der Dichtfläche des Kugeldichtrings zusammenwirkt. Die kugelige Ausbildung der zusammenwirkenden Dichtflächen des Kohlerings und der Kugelkalotte erlaubt nicht nur Drehbeweglichkeit des mit dem einen Rohranschluß verbundenen Gehäuses und des mit dem anderen Rohranschluß verbundenen Rohrstutzens sondern auch eine gewisse Winkelbeweglichkeit. Diese Winkelbeweglichkeit macht es unnötig, die Gelenkteile innerhalb enger Grenzen koaxial zu führen.Known spherical tube joints consist of a housing, the interior of which has an inlet opening which can be connected to a tube connection, and which has an outlet opening on the inside a ball seal ring is tightly fitted into the housing, the sealing surface of the ball seal ring in the form a hollow spherical dome is carried out. One with the other protrudes into the outlet opening of the housing Pipe connection rigidly connectable pipe socket into it, which has a spherical cap, which is connected to the sealing surface of the Ball seal cooperates. The spherical design of the interacting sealing surfaces of the carbon ring and the spherical cap not only allows rotational mobility of the housing connected to one pipe connection and that of the other pipe connection connected pipe socket but also a certain angular mobility. This angular mobility makes it unnecessary to guide the joint parts coaxially within narrow limits.

Die Erfindung ist vorzugsweise für die Zuführung von unter Druck stehendem Kühlmedium zu den Hubbalken eines Hubbalkenofens gedacht. Unter einem Hubbalkenofen versteht man einen Schrittmacherofen zum Erhitzen von Stahlbrammen, in welchem die Brammen mittels der Hubbalken bewegt werden. Diese Hubbai- ^5ί ken beschreiben eine überlagerte Hin- und Herbewegung in Vertikalrichtung und in Ofenlängsrichtung. Zur Kühlung werden diese Balken von einem Kühlmedium durchflossen, das von Wasser unter hohem Druck, beispielsweise 36 Atmosphären bei einer Temperatur ''" von etwa 240⁰C gebildet ist. Diese hohen Drücke und Temperaturen bringen eine entsprechend hohe Belastung der Gelenkrohrverbindung mit sich und verursachen verhältnismäßig hohen Verschleiß.The invention is preferably intended for the supply of pressurized cooling medium to the walking beam of a walking beam furnace. A walking beam furnace is a pacemaker furnace for heating steel slabs, in which the slabs are moved by means of the walking beams. These Hubbai- ^5ί ken describe a superimposed back and forth movement in the vertical direction and in the longitudinal direction of the furnace. For cooling, a cooling medium flows through these bars, which is formed by water under high pressure, for example 36 atmospheres at a temperature "" of about 240 ^° C. These high pressures and temperatures cause a correspondingly high load on the articulated pipe connection relatively high wear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den ^h> Verschleiß einer solchen Gelenkrohrverbindung zu vermindern.The invention is based on the objective to reduce the ^h> wear such a joint pipe connection.

Die erfincliingsgemäße Lösung besteht in denThe solution according to the invention consists in the

kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs, deren Grundgedanke darin liegt, daß die Kugelrohrgelenke nicht in einer Winkelbewegung, sondern ausschließlich einer Rotationsbewegung unterworfen werden. Dies ist insofern überraschend, als die kugeligen Dichtflächen an sich ohne weiteres eine Winkelbeweglichkeit zulassen.characterizing features of claim, the basic idea of which is that the spherical tube joints not be subjected to an angular movement, but exclusively to a rotational movement. This is Surprising insofar as the spherical sealing surfaces in themselves readily allow angular mobility.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which is a advantageous embodiment illustrated. In it shows

F i g. 1 eine schematische Gesamtansicht der Anlage undF i g. 1 is a schematic overall view of the plant and

F i g. 2 eine Ansicht der Gelenkrohrverbindung im gestreckten Zustand.F i g. 2 a view of the articulated pipe connection in stretched state.

In F i g. 1 symbolisiert der Quader 1 ein feststehendes Maschinengestell mit einem gleichfalls feststehenden Rohranschluß Z Demgegenüber symbolisiert der Quader 3 einen beweglichen Maschinenteil mit einem mit diesem Maschinenteil beweglichen Rohranschluß 4. Die Bewegung des Maschinenteils 3 äst dadurch veranschaulicht, daß er außer der in durchgezogenen Linien gezeigten Stellung auch noch strichpunktiert in drei anderen Stellungen dargestellt ist Bei Hubbalkenöfen vollführt der Hubbalken schrittweise nacheinander eine senkrecht nach oben gerichtete Bewegung, eine Vertikalbewegung, sine senkrecht nach unten gerichtete Bewegung und eine Vertikalbewegung im Gegensinn zur Ausgangsstellung zurück. Dieser Bewegungablauf ist mit den verschiedenen Stellungsandeutungen des Maschinenteils 3 und den zugehörigen Pfeilen in F i g. 1 angedeutet Dabei sei vorausgesetzt, daß die Bewegung des Maschinenteils 3 und des zugehörigen Rohranschlusses 4 sich ausschließlich in einer Bewegungsebene abspielt, die zur Achse des Rohranschlusses 4 senkrecht steht Der Rohranschluß 4 ist parallel zum Rohranschluß 2.In Fig. 1, the cuboid 1 symbolizes a stationary machine frame with a likewise stationary one Pipe connection Z In contrast, the cuboid 3 symbolizes a movable machine part with a with this machine part movable pipe connection 4. The movement of the machine part 3 thereby eats illustrates that, in addition to the position shown in solid lines, he also has dash-dotted lines in three other positions is shown. With walking beam ovens, the walking beam moves step by step one after the other a vertically upward movement, a vertical movement, a vertically downward movement and a vertical movement in the opposite direction back to the starting position. This sequence of movements is based on the various positional indications of the Machine part 3 and the associated arrows in F i g. 1 indicated It is assumed that the movement of the machine part 3 and the associated pipe connection 4 are exclusively in one plane of movement which is perpendicular to the axis of the pipe connection 4 The pipe connection 4 is parallel to the pipe connection 2.

Die Rohranschlüsse 2 und 4 sind durch eine Gelenkrohrverbindung verbunden* J<e aus zwei Gelenkrohren 5 und 6 besteht, die untereinander durch ein Rohrgelenk 7 sowie mit dem Rohranschluß 2 durch ein Rohrgelenk 8 und mit dem Rohranschluß 4 durch ein Rohrgelenk 9 verbunden sind. Diese Rohrgelenke sind als Kugelrohrgelenke ausgebildet.The pipe connections 2 and 4 are connected by an articulated pipe connection * J <e consists of two articulated pipes 5 and 6, which are connected to each other by a Pipe joint 7 and with the pipe connection 2 through a pipe joint 8 and with the pipe connection 4 through a Pipe joint 9 are connected. These pipe joints are designed as spherical pipe joints.

Kugelrohrgelenke haben eine gewisse Winkelbeweglichkeit. Um Winkelbewegungen erfindungsgemäß auszuschließen, ist im Bereich des Rohrgelenks 7 eine Führungsanordnung vorgesehen. Diese besteht erstens aus einer Axialführung für das Gelenk 7, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, und zweitens aus einer allgemein mit 21 bezeichneten Führung, die die Bewegung des Gelenks 7 auf eine senkrecht zur Gelenkachse stehende Ebene beschränkt.Ball tube joints have a certain angular mobility. To angular movements according to the invention to be excluded, a guide arrangement is provided in the area of the tubular joint 7. First, there is this from an axial guide for the joint 7, which is generally designated 10, and secondly from a general with 21 designated guide, the movement of the joint 7 on a perpendicular to the joint axis Level restricted.

Zweckmäßigerweise ist die Axialführung in möglichst großem Abstand von den Kugeldichtringen abgeordnet, damit an diesen keine erheblichen Führungskräfte quer zu ihrer Längsachse angreifen. Zu diesem Zweck kann an einem Gelenkarm eine Lagerstütze vorgesehen sein, die an ihrem Ende ein koaxial zu dem Kugelrohrgelenk angeordnetes Führungslager trägt, das mit einem an dem anderen Gelenkarm vorgesehenen Lagerteil zusammenwirkt.The axial guide is expediently placed at the greatest possible distance from the ball sealing rings, so that no significant executives attack them at right angles to their longitudinal axis. To this end can a bearing support can be provided on an articulated arm, which at its end is a coaxial with the spherical tube joint arranged guide bearing carries, which is provided with a bearing part provided on the other articulated arm cooperates.

F i g. I veranschaulicht, daß die Gelenke sämtlich eine hin- und hergehende Rotationsbewegung beschreiben, die wegen des ständigen Wechsels von Haft- und Gleitreibung die Rohrgelenke stark beansprucht. Außerdem können, wie die Erfindung voraussetzt, hohe Beanspruchungen hinsichtlich Temperatur und Druck herrschen. Die Führungen 10 und 21 begrenzen dieF i g. I illustrates that the joints all describe a reciprocating rotational movement, which puts heavy loads on the pipe joints due to the constant alternation of static and sliding friction. In addition, as the invention presupposes, high stresses in terms of temperature and pressure to rule. The guides 10 and 21 limit the

Bewegung sämtlicher Gelenke auf eine rein koaxiale Rotationsbewegung ohne Winkelbewegungskomponente. Dadurch wird die Lebensdauer der Gelenke erheblich erhöht.Movement of all joints to a purely coaxial rotational movement without an angular movement component. This significantly increases the lifespan of the joints.

Der Aufbau eines Rohrgelenks und der Aufbau der Führungseinrichtungen ergibt sich aus F i g. 2.The structure of a pipe joint and the structure of the guide devices are shown in FIG. 2.

Darin ist das Rohrgelenk 8 im Schnitt dargestellt, der seinen Aufbau erkennen läßt Der Rohranschiuß 2 ist mit einem gehäuseartigen Gelenkteil 12 starr verbunden. Dieser Gehäuseteil weist einen Gehäuseinnenraum 1.3 anf, der auf der Innenseite des Randes einer Auslaßöffnung 14 einen als Hohlkugel-Kalotte ausgeführten Kugeldichtring 15 enthält Dieser wirkt mit einem als Kugelkalotte ausgebildeten Gegendichtring 16 zusammen, der durch eine Feder 17 gegen den Kugeldichtring 15 gepreßt wird und außerdem starr über eine Kupplung 18 mit dem Gelenkann 5 verbunden ist Man hat sich vorzustellen, daß die Rohrgelenke 7 und 9 in gleicher Weise aufgebaut sind. Solche Kugeirohrgelenke sind an sich bekannt An ihrer Stelle können auch andere, gleichartige Kugelrohrijelenke im Rahmen der Erfindung verwendet werden.This shows the pipe joint 8 in section, which shows its structure. The pipe connection 2 is rigidly connected to a housing-like joint part 12. This housing part has a housing interior 1.3 Anf, which is designed as a hollow spherical dome on the inside of the edge of an outlet opening 14 Ball sealing ring 15 contains This acts with a counter sealing ring designed as a spherical cap 16 together, which is pressed by a spring 17 against the ball sealing ring 15 and is also rigid is connected to the joint 5 via a coupling 18. It is to be imagined that the pipe joints 7 and 9 are constructed in the same way. Such spherical tube joints are known per se in their place can also use other similar Kugelrohrijelenke im Can be used within the scope of the invention.

Die Koaxialführung 10 wird von einem starr mit dem Gelenkarm 5 verbundenen, zu dem Kugelrohrgelenk 7 koaxialen Lagerzapfen 22 und einem diesen Lagerzapfen umfassenden Drehlager 23 gebildet, das über Arme 24,25 starr mit dem Gelenkarm 6 so verbunden ist, daß es gleichfalls koaxial zum Kugelrohrgelenk 7 steht In F i g. 2 ist der Arm 25 gebrochen dargestellt, damit auch die Führungseinrichtung 21 klar dargestellt werden kann. Es versteht sich jedoch, daß dieser Arm 25 eine starre Verbindung zwischen dem Lager 23 und dem Gelenkarm 6 darstellt.The coaxial guide 10 is rigidly connected to the articulated arm 5 to form the spherical tube joint 7 formed coaxial bearing pin 22 and a pivot bearing 23 comprising this bearing pin, which has arms 24.25 is rigidly connected to the articulated arm 6 so that it is also coaxial with the spherical tube joint 7 In F i g. 2 the arm 25 is shown broken, thus also the guide device 21 can be clearly shown. It is understood, however, that this arm 25 is a represents a rigid connection between the bearing 23 and the articulated arm 6.

Die Führung 21 besteht aus einem starr mit dem Gelenkarm 5 verbundenen Zapfen 26, der an seinem Ende eine Rolle 27 trägt, deren Drehachse die Drehachse des Rohrgelenks 8 schneidet und senkrecht zu dieser steht Die Führungseinrichtung 21 besieht ferner aus einem ortsfest angeordneten U-Profü 28, dessen Schenkel parallel zur Schwenkachse des Gelenkarms 5 stehen und die Rolle 7 beiderseits umfassen. Außerdem ist das U-Profil 28 so angeordnet, daß die Rolle 27 sich während des gesamten Schwenkwegs des Gelenkarms 5 innerhalb dieses Profils befindet, wobei die Lage des Profils so gewählt ist, daß koaxiale Stellung der Gelenkteile des Kugelrohrgelenks 8 gesichert wird.The guide 21 consists of a rigidly connected to the articulated arm 5 pin 26 on his End carries a roller 27, the axis of rotation of which intersects the axis of rotation of the tubular joint 8 and perpendicular The guide device 21 also consists of a stationary U-profile 28, whose legs are parallel to the pivot axis of the articulated arm 5 and the roller 7 on both sides include. In addition, the U-profile 28 is arranged so that that the roller 27 during the entire pivoting path of the articulated arm 5 within this Profile is located, the position of the profile is chosen so that the coaxial position of the joint parts of the ball tube joint 8 is secured.

Nur der Einfachheit halber s^:r-d in Fig.2 die Führungseinrichtungen 10 und 21 innerhalb einer Ebene, nämiich der Zeichenebene, dargestellt Da in Wirklichkeit auch die Gelenkrohre 5 und 6 nicht in einer Ebene liegen, sind auch die beiden Führungseinrichtungen im Winkel gegeneinander versetzt so daß sie während der Bewegung der Gelenke nicht miteinander interferieren.Only for simplicity ^s: RD in Figure 2 the guide means 10 and 21 within a plane nämiich the plane, shown, since in reality the joint pipes 5 and 6 do not lie in one plane, are also the two guide means at an angle offset from each other so that they do not interfere with each other during the movement of the joints.

Zweckmäßigerweise werden die Gelenkarme abweichend von dem dargestellten Beispiel so angeordnet, daß alle Gelenke in einer gemeinsamen Ebene liegen, die senkrecht zu den Drehachsen der Gelenke stehtExpediently, the articulated arms are arranged differently from the example shown so that that all joints lie in a common plane which is perpendicular to the axes of rotation of the joints

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Gelenkrohrverbindung für hone Beanspruchung zur Verbindung eines feststehenden Rohranschlusses mit einem dazu parallel angeordneten quer zu seiner Längsachse beweglichen RohranschluB mittels zweier Gelenkrohrstücke die untereinander und mit den Rohranschlüssen über Kugelrohrgelenke verbunden sind, die je aus zwei zueinander drehbeweglichen Gelenkteilen bestehen, die gegeneinander mittels eines Kugeldichtrings aus keramischem Werkstoff oder einem ähnlichen harten Werkstoff abgedichtet sind, insbesondere für die Zuführung von unter Druck stehendem Kühlmedium zu den Hubbalken eines Hubbalkenofens, dadurch gekennzeichnet, daß das die beiden Gelenkrohre (5, 6) miteinander verbindende K.ugelrohrgelenk. (7) mit einer die beiden Gelenkteile (12, 16) koaxial haltenden ersten Führung (10) und einer die Bewegung des Kugelrohrgelenks (7) auf eine senkrecht zu seiner Achse stehende Ebene beschränkenden zweiten Führung (21) versehen istArticulated pipe connection for high loads to connect a fixed pipe connection with a parallel one arranged across its longitudinal axis movable RohranschluB by means of two pieces of articulated pipe which are mutually and are connected to the pipe connections via spherical tube joints, each of which consists of two to each other Rotatable joint parts exist, which are hard against each other by means of a ball sealing ring made of ceramic material or a similar one Material are sealed, in particular for the supply of pressurized cooling medium to the walking beam of a walking beam furnace, characterized in that the two Articulated tubes (5, 6) connecting ball tube joints. (7) with one of the two joint parts (12, 16) coaxially holding the first guide (10) and one the movement of the spherical tube joint (7) is provided on a second guide (21) which restricts the plane perpendicular to its axis

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