DE2808475C3 - Torsionskompensator für Rohrleitungen - Google Patents
Torsionskompensator für RohrleitungenInfo
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Description
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 hoher Druckbelastung etwas
eindringt und wo es dann bei Drehbewegungen zerrieben bzw. beschädigt werden kann. Um dem
entgegenzuwirken, können die Maßnahmen gemäß Anspruch 3 dienen.
Eine andersartige Möglichkeit besteht mit den Maßnahmen des Anspruches 4. Die danach gegebene
Ausbildungsform macht 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 Stütsringe 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 Stoßstellen benachbarter Stützringe, abgehoben und zunehmend nur noch von den
Stegringen getragen bzw. abgestützt.
Auch die Stützringform gemäß Anspruch 6 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 Bauformen gemäß Anspruch 3 bis 6 sind die Maßnahmen gemäß Anspruch 8 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 und 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
Wlindungen 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 Obersteigung 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 Anspruch 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 vorzunehmen.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachfolgend in seinen Einzelheiten anhand der Zeichnung näher
erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Torsionskompensator
für Außendruckbelastung;
F i g. 2 einen erfindungsgemäßen Torsionskompensator für Innendruckbelastung;
F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes A in F i g. 1;
Fig.4 eine Teiiansicht gemäß der Linie IV-IV in
Fig.3;
F i g. 5 eine abgewandelte Form des Gegenstandes gemäß F ig. 3 und 4;
F i g. 6 eine weitere Ausführungsform im Ausschnitt A gemäß F i g. 1:
F i g. 7 und 8 eine weitere Ausführungsform im Ausschnitt A gemäß F i g. 1 in zwei verschiedenen
Spannungszuständen;
Fig.9 und 10 eine weitere Ausführungsform gemäß
Ausschnitt A in F i g. 1 in zwei verschiedenen Spannungszuständen;
F i g. 11 eine weitere Ausführungsform entsprechend Ausschnitt A gemäß Fig. 1;
Fig. 12 eine schematische Draufsicht auf den Gegenstand gemäß F i g. 11 entsprechend der gemäß
F i g. 4 zur Darstellung des Spannungsverlaufes und
Fig. 13 bis 16 weitere Ausführungsformen gemäß Ausschnitt A in F i g. 1.
F i g. 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 11, 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 Spannring 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.
Fig.2 zeigt ein der Fig. 1 entsprechendes Ausführungsbeispiel,
jedoch für den Fall der Innendruckbela-
stung. Soweit hier gleiche Teile wiederkehren, sind sie ohne nochmalige Erläuterung mit den in F i g. 1
verwendeten Bezugszeichen versehen.
Im Gegensatz zu Fig. 1 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 Rohr 2 umfängt und radial nach außen durch Stützringe
25 abgestützt ist.
In diesem Falle findet außerdem die Abstützung der Anschlagscheibe 70 gegenüber Fig. 1 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. !5
Damit die Stützringe 25 ihre zur Rohrachse 1 konzentrische Lage angenähert beibehalten, sind sie
außen durch eine Zentrierhülse 71 umgeben.
Sowohl beim Gegenstand der F i g. 1 als auch beim Gegenstand der F i g. 2 ist die über den Flansch 4
hinausgehende Verlängerung des Rohres 2 in Richtung auf 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.
Die 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 axiai
drehbar gelagert ist.
Die nachfolgenden Erläuterungen gehen ausschließlich vom Gegenstand der F i g. 1 aus, wobei jedoch der
Inhalt der Ausführungen unter der entsprechenden Umkehrung gleichermaßen für den Gegenstand der
F ig. 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
Linienverlauf 72. Das heißt, daß das Material des Hohlzylinders neben den Stoßstellen 34, 35 etwas auf
den Stützringen gleitet, jedoch nicht so viel, wie es für den Idealfall sein müßte. Hierdurch bleiben an den
Stoßstellen 34,35 Scherspannungen erhalten, die jedoch bei entsnrechender Bemessung der L-än*^ des Hoh!zvlinders
6 und der Zahl der Ringe 17 eine Überbeanspruchung des Materials des Hohlzylinders vermeiden.
Gemäß Fig.5 kann man insbesondere für größere
Verdrehwinkel eine störende Scherkraftgröße 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
Polytetrafluorethylen bestehen oder mit diesem Material beschichtet sind. Damit wird der Reibkraft sowohl
zwischen den Ringen als auch zwischen den Ringen und Hohlzylinder herabgesetzt
Der in F i g. 4 zwischen den Ringen veranschaulichte
Spalt 34, 35, der daher rührt, daß die Ringe in 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
gemäß Fig.6 dadurch entgegenwirken, daß zwischen
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 S im wesentlichen
halbkreisförmig abgerundeten Profilierung 38 übergreifen.
Eine weitere Lösung gemäß Ausschnitt A in F i g. 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.
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 der Torsionskompensator 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, wie sie beispielhalber anhand der F i g. 7
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 dartellen. 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 F i 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, aufseilen des Hohlzylinders abgerundeter
Stegring 50 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 theoretischen bzw. idealen Torsionslinie 52 des Hohlzylinders
in F i g. 12 die Verformungslinie 53.
Fi g. 13 zeigt eine Ausbildung der Stützringe in Form
von rechten Winkeln, deren einer, aufseiten des Hohlzylinders 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 Gegenstand gemäß F i g. 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 Verstärkungsfäden 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
gegenseitig in Umfangsrichtung verdrehen können, so 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 Innendurchmesserauslegung
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 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 F i g. 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
Auch die Bauformen gemäß Fig. 14 bis 16 haben
so 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 Fi g. 3 bis 12 der Fall ist.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
Claims (21)
1. Gas- und flüssigkeitsdichter, innen- oder außendruckbelasteter 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 Teiie 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 Rohr (3), gegenüber dem Anschlußflansch
©d. 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 (6,20,41,45,49,56,60) 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 nach Anspruch 1, 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 Disianzringe die ihnen
zugewandten, auf der Seite des Hohlzylinders (6) liegenden Kanten der Stützringe mit einer in
Richtung auf den Hohlzylinder im wesentlichen halbkreisförmig abgerundeten Profilierung (38)
übergreifen.
5. Rohrverbindung nach Anspruch 1 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 1, 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.
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 HohJzylinder
(41,49,56) als der Profilierung der Stützringe (17,37,
38; 40; 47,50; 54,55) angepaßter, ringgewellter 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 Polytetrafluoräthylen bestehen.
12. Rohrvei bindung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe
wenigstens teilweise mit Polytetrafluoräthylen beschichtet sind.
13. Rohrverbindung nach Anspruch 1, 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
Hohlzylinder (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, daß der Hohlzylinder (41)
bei unverdrehter Rohrverbindung im Bereich der Wellentäler (44) einen geringen Abstand gegenüber
den Stützringen (40) hat
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 jedoch für die Aufnahme hoher Innen- bzw. Außendrükke
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 gegeneinander
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.
Zur Stabilisierung eines Schlauches aus elastischem Material gegenüber hohem Innen- bzw. Außendruck ist
es durch die DE-PS 1 64 378 oder die PS 1 68 654 bekannt, den Schlauch innen oder außen durch
metallische Verstärkungsringe zu bewehren, die nebeneinander angeordnet sind. Auch eine solche Bewehrung
würde selbst bei Übertragung auf das vorgenannte Drehgelenk und dessen Hohlzylinder aus elastischem
Material nicht die erforderliche Stabilität bringen können, da zwar den auftretenden Drücken eine
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 Torsionskompensators gerechnet werden müßte.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Torsionskompensator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er
auch bei höchster Druckbelastung betriebssicher und wartungsfrei ist, obwohl er auf der anderen Seite große
Verdrehwinkel, beispielsweise ±50° bewältigen können soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen haben zunächst 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
der Länge des Hohlzyl^^^rs sehr groß sein kann, ohne
das Material des Hoh^jimuers außerhalb des zulässigen
Bereiches zu beanspruchen. Würde nun aber der Hohlzylinder unter Außendruckbelastung am mediumführenden
Rohr oder unter Innendruckbelastung einem äußeren Stützrohr anliegen, so wäre die druckbelastungsbedingte
Reibung zwischen Hohlzylinder und Rohr so groß, daß sich di£ 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 Hohlzylinder herrschenden Reibung bei Verdrehen des !Compensators
sich schrittweise um gleiche Winkelbeträge gegenseitig verdrehen, so daß sie einen zwischen den
Enden des Hohlzylinders auftretenden Verdrehwinkel gleichmäßig unter sich und damit auf die ihnen
zugeordneten Querschnitte des Hohlzylinders aufteilen. Dadurch wird der Hohlzylmder über 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 Scherspannungserhöhung, 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 Hohlzylinder auf, die
dann vom Material des Hohlzylinders leicht bewältigt werden können.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782808475 DE2808475C3 (de) | 1978-02-28 | 1978-02-28 | Torsionskompensator für Rohrleitungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782808475 DE2808475C3 (de) | 1978-02-28 | 1978-02-28 | Torsionskompensator für Rohrleitungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2808475A1 DE2808475A1 (de) | 1979-09-06 |
DE2808475B2 DE2808475B2 (de) | 1980-03-27 |
DE2808475C3 true DE2808475C3 (de) | 1980-11-13 |
Family
ID=6033112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782808475 Expired DE2808475C3 (de) | 1978-02-28 | 1978-02-28 | Torsionskompensator für Rohrleitungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2808475C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4438957A (en) * | 1980-04-01 | 1984-03-27 | Fmc Corporation | Constant motion swivel joint |
-
1978
- 1978-02-28 DE DE19782808475 patent/DE2808475C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2808475A1 (de) | 1979-09-06 |
DE2808475B2 (de) | 1980-03-27 |
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