DE2808475B2 - Torsionskompensator für Rohrleitungen - Google Patents

Description

ίο

Die Erfindung betrifft einen Torsionskompensator, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben und beispielsweise aus dem DE-GM 17 61 447 bekannt ist.

Bei dem bekannten Torsionskompensator ist der Hohlzylinder aus elastischem Material an seinen beiden Enden zwischen Flanschen der drehbar miteinander zu verbindenden Rohrleitungen eingespannt. Dadurch ist zwar eine dichte Drehverbindung geschaffen. Diese ist 2» jedoch für die Aufnahme hoher Innen- bzw. A ußendrükke nicht geeignet, da sich der Hohlzylinder unter der Wirkung dieser Drücke verformen und dabei zu Bruch gehen kann. Außerdem sind die beiden so drehbar miteinander verbundenen Rohrleitungen nicht gegen- >ϊ einander geführt, so daß sich der Torsionskompensator nicht für die Drehverbindung frei beweglicher Leitungen eignet; denn der Hohlzylinder aus elastischem Material vermag die aus derartigen freien Leitungsbewegungen resultierenden Kräfte nicht aufzunehmen. w

Zur Stabilisierung eines Schlauches aus elastischem Material gegenüber hohem Innen- bzw. Außendruck ist es durch die DE-PS I 64 378 oder die PS I 68 654 bekannt, den Schlauch innen oder außen durch metallische Verstärkungsringe /u bewehren, die neben- η einander angeordnet sind. Auch eine solche Bewehrung würde selbst bei Übertragung auf das vorgenannte Drehgelenk und dessen Hohlzylindcr aus elastischem Material nicht die erforderliche Stabilität bringen können, da zwar den auftretenden Drücken eine -to Bewehrung entgegengesetzt ist, nicht jedoch der durch Bewegungen der miteinander zu verbindenden Anschlußenden auf den Torsionskompensator übertragenen Belastungen, so daß auch hier mit einer baldigen Zerstörung eines so ausgebildeten Torsionskoinpensa- 4> lors gerechnet werden müßte.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Torsionskompensator der eingangs genannien Art so auszubilden, daß er auch bei höchster Druckbclasiung betriebssicher und wartungsfrei ist, obwohl er auf der anderen Seite große ->o Vcrdrchwinkel, beispielsweise ±50" bewältigen können soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgcmäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen haben zunächst r> die Wirkung, daß durch den mit den beiden einander anzuschließenden Teilen jeweils mit seinen Enden flüssigkeits- und gasdicht verbundenen Hohlzylinder eine absolut dichte Torsionsverbindung geschaffen ist, deren Drehwinkel über eine entsprechende Bemessung oo der Länge des Hohlzylinders sehr groß sein kann, ohne das Material des Hohlzylinders außerhalb des zulässigen Bereiches zu beanspruchen. Würde nun aber der Hohlzylinder unter Außendruckbelastung am mediumführenden Rohr üde^r unter Innendruckbelastung einem w, äußeren Stützrohr anliegen, so wäre die druckbelastungsbedingte Reibung zwischen Hohlzylinder und Rohr so groß, daß sich die drehwinkelbedingte Belastung des Hohlzylinders praktisch auf einen seiner Querschnitte auswirken würde, dort aber zur Überbeanspruchung des Materials des Hohlzylinders führen würde. Das heißt, daß ein über eine bestimmte Länge des Hohlzylinders theoretisch ohne Überbeanspruchung des Materials des Hohlzylinders möglicher Drehwinkel sich nicht verwirklichen ließe.

Daher ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß — wie an sich bekannt — der Hohlzylinder gegen eine Serie nebeneinander angeordneter Ringe abgestützt ist. Diese stellen nun praktisch eine Reihe von nebeneinander angeordneten, gegenseitig verdrehbaren Rohrabschnitten dar, die vermöge der zwischen ihnen und dem Hohizylinder herrschenden Reibung bei Verdrehen des !Compensators sich schrittweise um gleiche Winkelbeträge gegenseitig verdrehen, so daß sie einen zwischen den Enden des Hohlzylinders auftretenden Verdrehwinkel gleichmäOig unter sich und damit auf die ihnen zugeordneten Querschnitte des Ho-izylinders aufteilen. Dadurch wird der Hohlzylinder übei seine gesamte Länge abschnittweise gleichmäßig mit Teilen des insgesamt auftretenden Verdrehwinkels beansprucht.

Damit die Ringe gegenseitig möglichst keine Reibung haben, sind sie in Axialrichtung ohne gegenseitige Vorspannung bzw. haben in diese Richtung gegenseitig ein geringes Spiel.

Darüber hinaus ist nach der Erfindung dafür gesorgt, daß die miteinander drehbar zu verbindenden Teile keine Lateral- und Axialbewegungen gegenseitig ausführen können, da diese die erfindungsgemäße dichte Anordnung aus Hohlzylinder und Ringen beeinträchtigen würde und im übrigen von der genannten Anordnung auch nicht abgestützt werden könnte, ohne dabei den Hohlzylinder aus elastischem Material übermäßig zu beanspruchen. Auch gibt die erfindungsgemäße Lateral- und Axialabstützung eine Zentrierung für die Stützringe, ohne daß es zu besonderen Reibungen kommen kann.

Im normalen Falle können die Stützringe gemäß Anspruch 2 vorgesehen sein. Wenn sich zwei benachbarte Stützringe gegenseitig verdrehen, führt dies im Bereich ihrer Stoßstellen für den dort anliegenden Hohlzylinder zu einer Scherspannungse'-höhiinp. da der Hohlzylinder unter der Druckbelastung an den Ringen anliegt und sich vermöge des hohen Reibungskoffizienten seines Materials einer Bewegung relativ zu dem jeweils benachbarten Ring widersetzt. Sind jedoch die Ringe schmal und zahlreich, so treten entsprechend zahlreichere, jedoch in ihrem Maß wesentlich geringere Scherspannungserhöhungen im Hohlzylindcr auf. ('ic dann vom Material der, Hohlzylinders leicht bewältigt verd.T können.

Da die Stützringe in Axialrichtung nicht dicht gepackt, zumindest nicht vorgespannt sind, können sich zwischen ihnen kleine Spalte bilden, in die das Material des Hohlzylinders bei holier Druckbelastung etwas eindringt und wo es dann bei Drehbewegungen zerrieben bzw. beschädigt werden kann. Um dem entgegenzuwirken, können die Maßnahmen gemäü Anspruch 3 dienen.

Eine andersartige Möglichkeit besteht mit den Maßnahmen des Anspruches 4. Die danach gegebene Ausbildungsform rnr-cht sich den Umstand zunutze, daß der Hohlzylinder sich bei zunehmendem Verdrehwinkel readial zu verjüngen sucht. Liegt er nun zunächst wellenförmig in der genannten Profilierung der Stützringe, so führt die mit zunehmendem Verdrehwin-

kel ebenfalls zunehmende axiale Vorspannung des Hohlzylinders dazu, daß er sich aus den Wellentälern heraushebt, somit zunehmend nur noch auf den Wellenbergen der Stützringe aufliegt. Damit wird der Hohlzylinder einmal von den Stoßstellen benachbarter Stützringe entfernt, zum anderen verringert sich mit zunehmendem Verdrehwinkel der Anschlußverbindung die reibungsverursachende Berührungsfläche zwischen Hohlzylinder und Stützringen.

Eine weitere in diese Richtung gehende Möglichkeit ist im Anspruch 5 angegeben. Sie führt dazu, daß der Hohlzylinder unter der Druckbelastung ebenfalls zunächst wellenförmig an den Stegringen und den Stützringen anliegt. Tritt nun ein Verdrehwinkel auf, so wird der Hohlzylinder von den Stützringen, d. h. gerade im Bereich der StoDstellen benachbarter Stützringe, abgehoben und zunehmend nur noch von den Stegringen getragen bzw. abgestützt.

Auch die Stützringform gemäß Anspruch h trägt dafür Sorge, daß der Hohlzylinder zumindest bei Auftreten eines Verdrehwinkels von Stoßstellen benachbarter Stützringe freikommt.

Insbesondere dann, wenn die Stützringe ebene Kreisringe mit zylindrischer Außenfläche sind, sind die Maßnahmen gemäß Anspruch 7 zweckmäßig, denn sie vermeiden, daß der Hohlzylinder gerade an der Stoßstelle benachbarter Stützringe, die für ihn eine besondere Gefährdung darstellen, mit den Stützringen in Berührung ist.

Für die Bauformcn gemäß Anspruch 3 bis 6 sind die Maßnahmen gemäß Ansprüche besonders vorteilhaft, die besonders den Fällen mit hoher Druckbelastung gerecht werden.

In allen vorgenannten Fällen können die Stützringe aus Stahl bestehen, besser sind jedoch die Formen gemäß Anspruch 10 ind 11, weil dadurch die Reibung benachbarter Teile erheblich herabgesetzt ist.

Mit den Merkmalen des Anspruches 12 macht sich die Erfindung den Umstand zunutze, daß auch ein Wickelschlauch in der Lage ist, große Torsionswinkel aufzunehmen, indem er bezogen auf eine bestimmte Länge diesen Torsionswinkel auf seine einzelnen vVIindurgen gleichmäßig aufteilt. Dabei hat er ebenso wie der dichtende Hohlzylinder aus gummielastischem Material die Tendenz, mit zunehmendem Torsionswinkel seinen Durchmesser zu verringern. Damit kommt eine durch einen Wickelschlauch gebildete Abstützung dem Verhalten des gummielastischen Hohlzylinders entgegen.

Andererseits muß jedoch, wie gesagt, dafür Sorge getragen werden, daß zumindest im Bereich des zulässigen Torsionswinkels die Anordnung aus Wickelschlauch und Hohlzylinder nicht auf dem eventuell vorhandenen Innenrohr zum Aufsitzen kommt

Eine bessere Wirkung läßt sich gemäß Anspruch 13 erzielen.

Oie beiden genannten Möglichkeiten erfordern außerdem die Maßnahmen gemäß Anspruch 15. Durch diese wird der durch den Torsionskompensator mögliche Drehwinkel zumindest in eine Richtung begrenzt, indem nämlich dann bei Übersteigung dieses Drehwinkels die aus Stützkonstruktion und Hohlzylinder gebildete Einheit auf einem vorhandenen Rohr zum Aufsitzen kommt und eine weitere Erhöhung des Verdrehwinkels verhindert

Für alle Fälle sind die Maßnahmen gemäß A.nspruch 17 zweckmäßig. Sie empfehlen sich besonders dann, wenn bei Einsatzfällen mit hohen Drücken ringgewellte Bälge Verwendung finden.

Schließlich kann die Bauform gemäß Anspruch 19 vorteilhaft sein, um eine Anpassung an das innere oder äußere Umgebungsmedium des Hohlzylinders vorzu-ί nehmen.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachfolgend in seinen Einzelheiten anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. I einen erfindungsgemäßen Torsionskompensator für Außendruckbelastung;

F i g. 2 einen erfindungsgemiißen Torsionskompensator für Innendruckbelaslung;

F i g. J eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes A in Fi g. I;

π Fig. 4 eine Teilansicht gemäß der Linie IV-IV in Fig. J:

F i g. 5 eine abgewandelte Form des Gegenstandes gemäß Fi g. 3 und 4;

F i P. fi pinf» wpitprp Allifiihrimasfnr in im A.USS'-'hniU A

2n gemäß F i g. 1;

Fig. 7 und 8 eine weitere Ausführungsform im Ausschnitt A gemäß Fig. 1 in zwei verschiedenen Span nungszu ständen;

Fig. 9 und 10 eine weitere Ausführungsform gemäß Ausschnitt A in Fig. 1 in zwei verschiedenen Spannungszuständen;

F i g. 11 eine weitere Ausführungsform entsprechend Ausschnitt A gemäß F i g. 1;

Fig. 12 eine schematische Draufsicht auf den

)0 Gegenstand gemäß Fig. 11 entsprechend der gemäß F i g. 4 zur Darstellung des Sppnnungsverlaufes und

Fig. 13 bis 16 weitere Ausführungsformen gemäß Ausschnitt A in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt zwei ausschließlich um ihre gemeinsame Achse 1 gegenseitig drehbar miteinander verbundene Rohre 2 und 3. Das Rohr 2 hat in einigem axialem Abstand von der Stoßstelle der beiden Rohre 2, 3 einen angeschweißten radialen Flansch 4, das Rohr 3 neben der Stoßstelle einen Flansch 5. der die Stoßstelle in Richtung auf das Rohr 2 übergreift.

Umgeben ist das Rohr 2 von einem Hohlzylinder 6. Dieser ist am linken Ende mit einem radialen Bund 7 über einen Ring 8 und eine Schraubverbindung 9 mit dem Flansch 4 gas- und flüssigkeitsdicht verspannt.

während er an seinem rechten Ende ebenfalls mit einem radialen Bund 10 über einen Ring H. eine Anschlagscheibe 12 und eine Schraubverbindung 13 mit dem sich axial erstreckenden Teil 14 des Flansches 5 verspannt ist. Die Anschlagscheibe 12 ist axial gegen einen in einer Nut des Rohres 2 eingesetzten Spannring 16 gegenüber dem Rohr 3 axial abgestützt, wobei der Spannung 16 so angeordnet ist. daß er ein Aufeinanderzubewegen der rohre 2 und 3 verhindert, da im hier dargestellten Fall für eine Außendruckbelastung diese dazu führt, daß sich die Enden des Torsionskompensators aufeinander zu bewegen wollen. Die über die Teile 4, 5 und 10 bis 16 gebildete Verbindung hält die Rohre 2 und 3 aixal miteinander fluchtend ohne radiale Ausweichmöglichkeit gegenseitig drehbar zusammen.

Der Hohlzylinder 6 ist für den Fall der Außendruckbelastung in Richtung auf die Rohrachse 1 gegen Stützringe 17 radial abgestützt, die, wie aus der Zeichnung ersichtlich, gegenüber dem Außenumfang des Rohres 2 Spiel haben, um vom Rohr 2 bezüglich nennenswerter Reibung frei zu sein. Das gleiche gilt für die Anschlagscheibe 12.

F i g. 2 zeigt ein der F i g. 1 entsprechendes Ausführungsbeispiel, jedoch für den Fall der Innendruckbela-

stung. Soweit hier gleiche Teile wiederkehren, sind sie ohne nochmalige Erläuterung mit den in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen versehen.

Im Gegensatz zu Fig. I ist jedoch hier ein Hohlzylinder 20 mit radialen, endständigen Bünden 21, 22 über Ringe 23,24 mit den Flanschen 4,5 verschraubt, der, wie aus der Zeichnung ersichtlich, mit Spiel das RoIn^- 2 umfängt und radial nach außen durch Stützringe 25 abgestützt ist.

In diesem Falle findet außerdem die Abstützung der Anschlagscheibe 70 gegenüber Fig. I mit Hilfe einer Ringscheibe 15 in entgegengesetzter Richtung gegen den in das Rohr 2 eingesetzten Spannring 16 statt, da in diesem Fall der Innendruckbelastung die Folge ist, daß sich die Flansche 4,5 voneinander fort bewegen wollen.

Damit die Stiitzringe 25 ihre zur Rohrachse 1 konzentrische Lage angenähert beibehalten, sind sie außen durch eine Zentrierhülse 71 umgeben.

.Sowohl beim Gegenstand der Kig. 1 als auch beim Gegenstand der F i g. 2 ist die über den Flansch 4 hinausgehende Verlängerung des Rohres 2 in Richtung huf das Rohr 3 an sich nicht unbedingt notwendig. Sie dient jedoch hier, wie dargestellt, über den Spannring 16 der axialen Abstützung der Rohre 2 und 3 und damit des Torsionskompensators gegeneinander und im Falle der Fig. 1 auch der Zentrierung der Stützringe 17. Selbstverständlich sind aber auch andere Möglichkeiten denkbar, die Rohre 2 und 3 gegeneinander und damit für den Torsionskompensator axial gegenüber der jeweils dargestellten Belastung abzustützen.

L»ie F i g. 1 und 2 zeigen den Drehanschluß zweier Rohre 2 und 3. Selbstverständlich ist es beispielsweise genausogut denkbar, daß das Rohr 2 auf die dargestellte Weise mit dem Anschlußflansch eines Behälters od. dgl. verbunden wird, wobei beispielsweise auch die Möglichkeit besteht, daß der sich axial erstreckende Teil 14 des Flansches 5 Bestandteil der Behälterwandung ist. der radiale Teil des Steges 5 fortfällt, die Rohre 2 und 3 eine Einheit bilden, die in den Behälter hineingeführt ist und die im Bereich der Behälterwandung radial und axial drehbar gelagert ist.

Die nachfolgenden Erläuterungen gehen ausschließlich vom Gegenstand der Fig. 1 aus, wobei jedoch der Inhalt der Ausführungen unter der entsprechenden Umkehrung gleichermaßen für den Gegenstand der F i g. 2 gilt.

Findet beim Gegenstand der F i g. 1 eine Verdrehung zwischen den Rohren 2 und 3 statt, so überträgt sich diese gleichermaßen auf die Enden des Hohlzylinders 6, so daß also der Hohlzylinder 6 tordiert wird. Diese Tordierung verteilt sich gleichmäßig über die entsprechend dem zulässigen Torsionswinkel gewählte Länge des Hohlzylinders 6, da dieser über eine Vielzahl von Stützringen 17 gegenüber dem von außen auf ihn wirkenden Druck abgestützt ist, wobei die Stützringe 17 sich gegenseitig in Umfangsrichtung verdrehen können. Die hierbei auftretenden Verhältnisse sind genauer anhand der Fig.3 und 4 erläutert, die aus dem Ausschnitt A in F i g. 1 vergrößert hervorgehen.

Wird der Hohlzylinder 6 um einen bestimmten Winkel tordiert, so ergibt sich — übertrieben dargestellt — eine theoretische oder ideale Torsionslinie des einzelnen Längsquerschnittes, die in Fig.4 mit 30 bezeichnet ist Diese Torsionslinie kann jedoch der Hohlzylinder nicht gänzlich einnehmen, da er unter der Außendruckbelastung gegen die Peripherie der Ringe 17 gedrückt wird und diesen gegenüber eine erhebliche Reibkraft entfaltet Wäre diese Reibkraft unendlich groß, würden die den Ringbreiten entsprechenden Längenabschnitte des Hohlzylinders auf den Linien 31, 32 und 33 der Ringe liegenbleiben und es würde sich an den Stoßstellen 34, 35 der Ringe eine erhebliche, das Material des Hohlzylinders dehnende Scherkraft ergeben. Tatsächlich stellt sich zwischen den beiden geschilderten Zuständen — Idealzustand und theoretischer Zustand bei unendlich hoher Reibkraft — ein Mittel ein, etwa entsprechend dem geschwungenen

ίο Linienverlauf 72. Das heißt, daß das Material des Hohlzylin lers neben den Stoßstellen 34, 35 etwas n.if den Stüt/ringen gleitet, jedoch nicht so viel, wie es finden Idealfall sein müßte. Hierdurch bleiben an den Stoßstellen 34,35 Scherspannungen erhalten, die jedoch bei entsprechender Bemessung der Länge des Hohlzylinders 6 und der Zahl der Ringe 17 eine Überbeanspruchung des Materials des Hohlzylinders vermeiden.

Gemäß Fig. 5 kann man insbesondere für größere Verdrehwinkei eine störende .Scherkraltgröüe dadurch vermeiden, daß man die Ringe 36 möglichst schmal ausbildet, so daß sich zwischen zwei benachbarten Ringen jeweils nur ein sehr kleiner relativer Verdrehwinkel als Anteil des insgesamt am Torsionskompensator auftretenden Verdrehwinkels ergibt.

Um bei Torsionskompensatoren. für die sehr große Verdrehwinkel zu erwarten sind, die geschilderten, reibkraftbedingten Verhältnisse zu verbessern, kann grundsätzlich vorgesehen sein, daß die Ringe aus Polytetrafluoräthylen bestehen oder mit diesem Mateso rial beschichtet sind. Damit wird der Reibkraft sowohl zwischen den Ringen als auch zwischen den Ringen und Hohlzylirider herabgesetzt.

Der in F i g. 4 zwischen den Ringen veranschaulichte Spalt 34, 35. der daher rührt, daß die Ringe ir,

)-> Axialrichtung gegenseitig nicht vorgespannt, sondern dort mit geringem Spiel angeordnet sind, kann für unter Außendruck darin eindringendes Material bei gegenseitigem Verdrehen benachbarter Ringe zum Materialverschleiß am Hohlzylinder 6 führen. Dem kann man

«ο gemäß Fig. 6 dadurch entgegenwirken, daß /.wischer die Ringe 17 Distanzringe 37 eingesetzt werden, die ebenfalls aus Tetrafluoräthylen bestehen können oder damit beschichtet sein können und die andererseits die ihnen zugewandten, auf der Seite des Hohlzylinders 6 liegenden Kanten der Stützringe 17 mit einer in Richtung auf den Hohlzylinder 6 im wesentlichen halbkreisförmig abgerundeten Profilierung 38 übergreifen.

Eine weitere Lösung gemäß Ausschnitt A in Fig. 1 zeigen die F i g. 7 und 8. Hier haben die Stützringe 40 an ihrer mit dem Hohlzylinder 41 in Berührung stehenden Zylinderfläche eine im axialen Querschnitt gesehen wellenförmige Profilierung, die an den Seitenkanten 42 der Stützringe in einem Wellental endet Außerdem ist der Hohlzylinder 41 als der Profilierung der Stützringe angepaßter, ringgewellter Balg ausgebildet und er ist mit über seine ganze Länge durchgehend in ihm eingelegten, beim Verdrehwinkel null achsparallel verlaufenden Verstärkungsfäden 43 versehen.

ω Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn von den Verstärkungsfäden mehr als eine Lage im Material des Hohlzylinders eingebettet ist Außerdem ist es besonders zweckmäßig, wenn der Hohlzylinder 41 beim Torsionswinkel null innen im Bereich des Wellentales einen geringen Abstand gegenüber den Stützringen 40 hat also auf diesen nicht aufliegt worauf nachstehend noch eingegangen wird. F i g. 7 zeigt diese Bauform in unverdrehtem Zustand.

Wird nun derTorsionskompensator verdreht, so wird der Hohlzylinder 41 gestreckt, was dazu führt, daß er sich aus den Wellentälern 44 zwischen den Ringen heraushebt und dort noch weiter von der Möglichkeit eines Verschleißes durch gegenseitige Relativbewegung benachbarter Ringe entfernt wird. Damit eine solche Verschleißmöglichkeit auch zu Beginn der Torsionsbewegung bereits nicht eintreten kann, ist die vorerwähnte Maßnahme ergriffen, daß der Hohlzylinder 41 bei unverdrehtem Kompensator im Bereich des Wellentales nicht an den Stützringen 40 anliegt.

Außerdem verringert sich mit zunehmendem Drehwinkel die Berührungsfläche zwischen Ringen 40 einerseits und Hohlzylinder 41 andererseits, so daß der Hohlzylinder in angenähert idealer Form den Verdrehwinkel über seine gesamte Länge verteilt aufnehmen kann.

Es hat sich gezeigt, daß Bauformen mit gewelltem Hohlzylinder-. 56 abgerundeter Schenkel 54 sich radial zur Rohrachse 1 erstreckt und dessen anderer Schenkel 55 zur Rohrachse parallel verlaufend sich gegen den nächstfolgenden Stützring abstützt. Diese sich aus dem

ο Gegenstand gemäß Fig. 11 ableitende Form bedeutet eine konstruktiv besonders einfache und billige Variante. Selbstverständlich können auch hier wieder die Stützringe aus Polytetrafluoräthylen bestehen oder damit beschichtet sein.

ίο Außerdem ist hier wieder der Hohlzylinder 56 als gewellter Balg ausgebildet und mit einer Einlage von Verstärkungsfaden 57 versehen.

Fig. 14 zeigt wiederum im Ausschnitt A gemäß F i g. 1 eine Variante, bei der die Stützringe durch einen durch schraubengangförmiges Wickeln eines profilierten Bandes aus Metall oder Kunststoff hergestellten Wickelschlauch 58 gebildet sind. Dieser Wickelschlauch hat die Eigenschaft, daß sich seine einzelnen Windungen

und 8 dargestellt sind, sehr hohen Drücken standhalten.

Eine andere Lösung des Problems des Verschleißes des Hohlzylinders an den Stoßstellen der Stützringe stellt der Gegenstand gemäß Fig.9 und 10 dar, der ebenfalls wieder ein Ausschnitt gemäß A der F i g. 1 ist. Hier hat der Hohlzylinder 45 im Bereich der Stoßstellen der Ringe 17 Ausnehmungen 46, die sich in außendrucklosem Zustand wie in F i g. 9 und in außendruckbelastetem Zustand wie in Fig. 10 darteilen. Auf diese Weise liegt also der Hohlzylinder 45 nur im mittleren Bereich der Ringe 17 auf diesen auf, wodurch ebenfalls einmal die Reibfläche zwischen Ringen und Hohlzylinder verringert ist und zum anderen verhindert ist, daß der Hohlzylinder verschleißfördernd mit der Stoßstelle zwischen benachbarten Ringen 17 in Berührung kommen kann.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine andere Variante gemäß dem Ausschnitt A in Fi g. 1. Nach F i g. 11 ist in der Reihenfolge der Sttützringe 47 gesehen in jeden Stützring an seiner Stoßstelle 48 zum nächstfolgenden Stützring ein ihn in Richtung auf den Hohlzylinder 49 radial überragender, aufseiten des Hohlzylinders abgerundeter Stegring ;0 konzentrisch eingesetzt, der selbstverständlich ebenfalls wieder aus Polytetrafluoräthylen bestehen kann oder damit beschichtet sein kann. Der Hohlzylinder 49 legt sich nun um diese Stegringe 50. Findet nun eine Verdrehung des Torsionskompensators statt, so wird diese im wesentlichen von den radialen Flanken 51 des Hohlzylinders unschädlich aufgenommen, da diese bei Torsion von den radialen Flanken der Stegringe 50 abheben. Dadurch ergibt sich anstelle der 'heoretischen bzw. idealen Torsionslinie 52 des Hohlzylinders in Fig. 12die Verformungslinie53.

Fig. 13 zeigt eine Ausbildung der Stüizringe in Form von rechten Winkeln, deren einer, aufseiten des gigi.ii3t.iug in uiiiiaiigai Innung vciuicncti nuillicil, M) daß er der Verdrehbewegung des Hohlzylinders 6 entgegenkommt, wenn der erfindungsgemäße Torsionskompensator einen Verdrehwinkel aufzunehmen hat. Er kommt von allem auch insofern der Verdrehbewegung des Hohlzylinders 6 in einer Drehrichtung entgegen, als er sich bei Verdrehung in Richtung auf eine Erhöhung seiner Windungszahlen ebenfalls radial verjüngt. Daher muß sein Innendurchmesser so bemessen werden, daß er im Bereich zulässigen Verdrehwinkels nicht auf dem gegebenenfalls vorhandenen Rohr 2 zum Aufsitzen kommt. Andererseits kann man hiermit, wenn man die nicht dargestellten Enden des Wickelschlauches 58 zusammen mit den Enden des Hohlzylinders 6 festlegt, den Verdrehwinkel in eine Richtung beschränken, indem nämlich dann bei entsprechender Innendurch-

J5 messerauslegung des Wickelschlauches dieser auf dem Rohr 2 aufsitzt.

Anstelle des Wickelschlauches 58 gemäß Fig. 14 kann auch, wie in Fig. 15 dargestellt, vorgesehen sein, daß die Stützringe durch eine schraubengangförmig

-to nach Art einer Feder gewickelte Drahtwendel 59 gebildet sind. Für diese gelten bezüglich des Innendurchmessers und der Drehwinkelbeschränkung die gleichen Gesetzmäßigkeiten, wie sie anhand der Fig. 14 erläutert sind. Wesentlich ist hier, daß die Drahtwendel 59 möglichst enggewickelt ist.

Schließlich kann, wie dies in F i g. 16 dargestellt ist, die Wendel gemäß Fig. 15 als in den Hohlzylinder 60 eingebettete Wendel 61 ausgebildet sein.

Auch die Bauformen gemäß Fig. 14 bis 16 haben

μ gemeinsam, daß die Reibkraft zwischen Hohlzylinder und Stützkonstruktion erheblich herabgesetzt ist, wenn auch andererseits die maximal aufnehmbare Druckbelastung nicht so hoch liegen kann, wie dies bei den Beispielen gemäß den F i g. 3 bis 12 der Fall ist.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche:

1. Gas- und flOssigkeitsdichter, innen- oder auOendruckbelasteter Torsionskompensator, der zwischen zwei mediumführenden Rohren mit Kreisquerschnitt oder einem Rohr mit Kreisquerschnitt und dem Anschlußflansch eines Behälters od. dgl. angeordnet ist, wobei zur Verbindung ein Hohlzylinder aus elastischem Material mit je an einem seiner Enden mit einem der gegenseitig verdrehbar aneinander anzuschließenden Teile gas- und flüssigkeitsdicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (6,20,41,45,49, 56, 60) zwischen seinen Enden in Richtung auf die der Druckbelastung abgewandte Seite durch wenigstens mit geringem axialem Spiel nebeneinander angeordnete, zur Rohrachse (1) konzentrische Ringe (17,25,37,40,47,50,54,55,58,59,61) abgestützt ist und daß das anzuschließende Rohr (2) gegen das andere Kohr (3), gegenüber dem Anschlußflansch od. dgl. radial geführt drehbar axial abgestützt ist, wozu wenigstens ein Rohr (2) die aus Hohlzylinder und Ringen gebildete Anordnung konzentrisch durchragt oder umgibt und die aus Hohlzylinder und Ringen gebildete Anordnung gegenüber dem Rohr wenigstens geringes radiales Spiel hat.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Rohr (2) die aus Hohlzylinder (b, 20,41,45,49,56,60) und Ringen (17, 25, 37, 40, 47, 50, 54, 55, 58, 59, 61) gebildete Anordnung konzentrisch durchragt und daß die aus Hohlzylinder und Ringen gebildete Anordnung das Rohr wenigstens mit geringem Spiel umgibt.

3. Rohrverbindung räch Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe (17, 25, 40) nebeneinander angeordnete, ebene Kreisringe sind.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Stützringe (17) zur Rohrachse (1) konzentrische Distanzringe (37) eingesetzt sind und daß die Distanzringe die ihnen zugewandten, auf der Seite des Hohlzylinders (6) liegenden Kanten der Stützringe mit einer in Richtung auf den Hohlzylinder im wesentlichen halbkreisförrriig abgerundeten Profilierung (38) übergreifen.

5. Rohrverbindung nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe (40) an ihrer mit dem Hohlzylinder (41) in Berührung stehenden Zylinderfläche eine im axialen Querschnitt gesehen wellenförmige Profilierung aufweisen und daß die Profilierung an den Seitenkanten (42) der Stützringe in einem Wellental (44) endet.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reihenfolge der Stützringe (47) gesehen in jeden Stützringe an seiner Stoßstelle (48) zum nächstfolgenden Stützring ein ihn in Richtung auf den Hohlzylinder (49) radial überragender, auf der dem Hohlzylinder zugewandten Seite abgerundeter Stegring (50) konzentrisch eingesetzt ist.

7. Rohrverbindung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe (54,55) die Form eines rechten Winkels aufweisen, dessen einer, auf der dem Hohlzylinder (56) zugewandten Seite abgerundeter Schenkel (54) sich radial zur Rohrachse (1) erstreckt und dessen anderer Schenkel (55) zur Rohrachse parallel verlaufend sich gegen den nächstfolgenden Stützring abstützt.

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8. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (45) im Bereich der Stoßstellen benachbarter Stützringe (17) Aussparungen (46) aufweist

9. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (41,49,56) als der Profilierung der Stützringe (17,37, 38; 40; 47,50; 54,55) angepaßter, ringgevellter Balg ausgebildet ist

10. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Ringe aus Stahl bestehen.

11. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe wenigstens teilweise aus Polytetrafluorethylen bestehen.

12. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe wenigstens teilweise mit Polytetrafluorethylen beschichtet sind.

13. Rohrverbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe durch einen durch schraubengangförmiges Wickeln eines S-förmig profilierten Bandes aus Metall oder Kunststoff hergestellten Wickelschlauch (58) gebildet sind und daß der Innendurchmesser des Wickelschlauches so bemessen ist, daß die aus Wickelschlauch und Hohlzylinder (6) gebildete Anordnung innerhalb des zulässigen Drehwinkels der Rohrverbindung gegenüber dem gegegebenenfalls vorhandenen Innenrohr (2) berührungsfrei bleibt.

14. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe durch eine schraubengangförmig nach Art einer Feder enggewickelte Drahtwendel (59, 61) gebildet sind und daß der Innendurchmesser der Wendel so bemessen ist, daß die aus Hohlzylinder (6, 60) und Wendel gebildete Anordnung innerhalb des zulässigen Drehwinkels der Rohrverbindung gegenüber dem gegebenenfalls vorhandenen Innenrohr (2) berührungsfrei bleibt.

15. Rohrverbindung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (61) in das Material des Hohlzylinders (60) eingebettet ist.

16. Rohrverbindung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Wickelschlauches (58) bzw. der Wendel (59, 61) zusammen mit den Enden des Hohlzylinders (6, 60) an den drehbar aneinander anzuschließenden Teilen (2,3) festgelegt sind.

17. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe mit Abstand voneinander angeordnet und wenigstens teilweise in das Material des Hohlzylinders einvulkanisiert sind.

18. Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylindcr (41, 56) mit über seine ganze Länge durchgehend in ihn eingelegten, beim Verdrehwinkel null achsparallel verlaufenden Verstärkungsfäden (43,57) versehen ist.

19. Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Innendruckbelastung die aus Stützringen (25) und Hohlzylinder (20) gebildete Anordnung von einer hohlzylindrischen Zentrierhülse (71) mit geringem Spiel umgeben ist.

20. Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der

Hohlzylinder mehrwandig aus Lagen unterschiedlichen Materials hergestellt ist.

21. Rohrverbindung nach Anspruch 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daG der Hohlzylinder (41) bei unverdrehter Rohrverbindung im Bereich der Wellentäler (44) einen geringen Abstand gegenüber den Stützringen (40) hat.