DE2810238C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelgelenk­ kupplung für unter hohen Temperaturen und Drücken stehende Rohrleitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den bekannten Kugelgelenkkupplungen, die für unter hohen Temperaturen und Drücken stehende Rohrleitungssysteme verwendet werden, sind zwischen der Kugel und der diese aufnehmenden Muffe Dichtungs­ packungen angeordnet, die aus metallischen oder nichtmetallischen Materialien gebildet sind. Bei Verwendung metallischer Dichtungspackungen müssen diese mit engen Toleranzen hergestellt und anschließend geläppt werden, damit sie dichtend an der Kugel anliegen. Wenn die eingepaßten Ober­ flächen der metallischen Dichtungspackungen und/oder der Kugel beim Betrieb zerkratzt werden oder korrodieren, ergeben sich Leckstellen in der Kupplung. Die üblicherweise bei Kugelgelenk­ kupplungen verwendeten nichtmetallischen Dichtungspackungen bestehen im allgemeinen aus Asbest, Silikon oder Phenol-Verbindungen, die bei hohen Temperaturen und Drücken hoch­ empfindlich sind, so daß sie einen dauernden Drucksitz nicht gewährleisten können. Wenn diese Packungen unter dauernder Beanspruchung stehen, geht der anfängliche Dichtungsdruck der Kupplung verloren, und sie wirkt leck, wenn die Temperaturen und Drücke in der Rohrleitung abnehmen. In beiden Fällen kann eine Leckage der Kugelgelenkkupplung nur unterbunden werden durch Austausch der Packungen. Die hierbei erforderliche Demontage der Kugelgelenkkupplungen von den Rohrleitungen ist kostenmäßig und zeitlich aufwendig. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Kugelgelenk­ kupplungen besteht darin, daß die für den dichten­ den Eingriff der üblichen Packungen erforderliche Druckbelastung so hoch ist, daß eine gegenseitige Bewegung der Kupplungsteile unterbunden wird.

Aus der US-PS 34 79 061 ist eine Kugelgelenk­ kupplung für Rohrleitungen mit einem an einem Rohrende angeformten Kugelteil und mit einem mit dem anderen Rohrende verbundenen, das Kugelteil um­ gebenden Gehäuse bekannt. Zwischen Gehäuse und Kugelteil sind Lagerschalen vorgesehen, derart, daß die eine Lagerschale einen großen Teil des Kugelteils umgreift. In der Lagerschale und im Kugelteil sind Nuten zur Aufnahme von Dichtungsringen vorgesehen, die ein Austreten der Flüssigkeit im Bereich der Kupplung verhindern sollen. Die in den Rohrleitungen geführte Flüssigkeit drückt die Rohrenden auseinander, so daß die Drehung des Kugelteils in den Lagerschalen erschwert ist und hierbei auch eine starke Abnutzung der Lagerschalen erfolgt. Daher sind Bohrungen durch das Kugelteil geführt, die die Flüssigkeit zwischen Lagerschalen und Kugel­ teil leiten, so daß ein Gegendruck entsteht und auch eine Schmierung erfolgt. Falls die Flüssigkeit schädlich für das Kugelgelenk sein sollte, beispielsweise eine Korrosion bewirken könnte, werden die Bohrungen mit einem Fett oder dergleichen ausgefüllt und dieses ist jeweils durch einen Stopfen von der Flüssigkeit getrennt, die den Stopfen radial nach außen drückt, so daß das Fett unter entsprechendem Druck steht. Dieses dient jedoch nur als Schmier­ mittel, nicht jedoch als Dichtungsmittel.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Kugelgelenkkupplung für unter hohen Temperaturen und Drücken stehende Rohr­ leitungen mit einem am Ende des einen Rohres angeordneten kugelförmigen Teil und einem diesen aufnehmenden, am Ende des benachbarten Rohres ange­ ordneten Gehäuse, wobei zwei in dichtem Kontakt mit der sphärischen Oberfläche des kugelförmigen Teils stehende, diesen in radialer Richtung im Gehäuse haltende, mit einer Abdichtung versehene Lager vorgesehen sind, so zu verbessern, daß ihre Teile universell bewegbar und durch minimale Kräfte verstellbar sind, wobei sie auch bei hohen Temperaturen und Drücken eine gute Abdichtung sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kugelgelenkkupplung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Lager beidseitig zur Mittelebene des kugel­ förmigen Teiles unter Abstandsbildung ange­ ordnet sind, wobei die Lager, der kugelförmige Teil und das Gehäuse eine geschlossene Kammer bilden, in der ein Dichtungsmittel in engem Kontakt mit den Lagern und dem kugelförmigen Teil zur Abdichtung der Kupplung aufgenommen ist, das im plastischen Zustand verbleibt und unter hohem Druck fließfähig ist und über einen Bereich von niedrigen zu hohen Temperaturen und Drücken nicht erhärtet bzw. abbindet oder schrumpft und nicht flüchtig ist.

Die zwei Lager sind vorzugsweise als innerer und äußerer Lagerring ausgebildet, die zwischen einer inneren Oberfläche des Gehäuses und der äußeren Oberfläche des kugelförmigen Teils an gegenüberliegenden Seiten zur Mittelebene des kugelförmigen Teils angeordnet sind. Weiterhin ist vorteilhaft ein Halteelement vorgesehen, das einerseits mit dem äußeren Lager in Kontakt steht und andererseits an dem Gehäuse befestigbar ist, um die Lager in engem Kontakt mit dem kugelförmigen Teil zu halten und um die Lager im Gehäuse festzulegen.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Aus­ führungsform der Kugelgelenkkupplung.

Die Kugelgelenkkupplung 10 besteht aus einem Rohr 10, das einen kugelförmigen Teil 12 besitzt, der in einem Gehäuse 13 eines benachbarten Rohres aufgenommen ist. Das Gehäuse 13 besitzt eine zylindrische Bohrung 14 zur Auf­ nahme des kugelförmigen Teiles 12. Die Bohrung 14 endet in einer Ringschulter 15. Ein inneres ringförmiges Lager 16 liegt an der Schulter 15 an und besitzt eine innere sphärische Oberfläche 17, die an dem innenliegenden Teil der sphärischen Oberfläche des Kugelteils 12 anliegt. An der entgegengesetzten Seite des kugelförmigen Teiles 12 ist ein äußeres ringförmiges Lager 18 vorgesehen, das ebenfalls eine innere sphärische Oberfläche 19 besitzt, die an dem äußeren Teil der sphärischen Oberfläche des kugelförmigen Teiles 12 anliegt. Der äußere und innere Lagerring 16, 18 bestehen vorzugsweise aus einem dauerhaft haltbaren Material, beispielsweise Gußeisen, und jeder Lagerring 16, 18 besitzt einen Außendurchmesser, mit dem er fest an der inneren Ober­ fläche der Bohrung 14 des Gehäuses 13 anliegt. Die Lager­ ringe 16, 18 stützen den kugelförmigen Teil 12 unter Abstands­ bildung in radialer Richtung in dem Gehäuse ab, wie später im einzelnen beschrieben wird.

Das äußere freie Ende des Gehäuses 13 besitzt einen starren nach auswärts gerichteten Ringflansch 20. Der Flansch 20 trägt eine Mehrzahl von axial gerichteten Bolzen 21, die sich durch einen Haltering 22 erstrecken, der einen Ringbund 23 besitzt, der in Druckeingriff mit dem äußeren Lagerring 18 steht durch Spannmuttern 24, die über nicht dargestellte Federringe an dem Haltering 22 angreifen. Die Lagerringe 16 und 18 werden durch Druck in innigem Kontakt mit dem sphärischen Kugelteil 12 beiderseits seiner Mittelebene gehalten, da der innere Lagerring 16 an der Schulter 15 des Gehäuses 13 abgestützt ist, und der äußere Lagerring durch den Haltering 12 nach innen gedrückt wird. Da die Lagerringe 16 und 18 nicht der Abdichtung der Kugelgelenkkupplung 10 dienen, hat der durch die Bolzen 21 ausgeübte Druck lediglich den Zweck, eine axiale Bewegung zwischen den Lagerringen 16 und 18 und dem sphärischen kugelförmigen Teil 12 zu verhindern.

Der Haltering 22 umschließt das Rohr 11 und besitzt eine ringförmige nach außen konisch gerichtete Öffnung 25, die so groß ist, daß das Rohr 11 sich frei und universell gegenüber dem Gehäusse 13 bewegen kann.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Anordnung der Lagerringe 16 und 18, die den kugelförmigen Teil in dem Gehäuse 13 abstützen. Die gegenüberliegenden Oberflächen des kugelförmigen Teiles 12, des Gehäuses 13 und des inneren und äußeren Lagerringes 16 und 18 bilden eine ringförmige Kammer 26, die mit einem Dichtungsmittel gefüllt wird. Zu diesem Zwecke besitzt das Gehäuse 13 ein Paar von mit Gewinde versehenen, in die Kammer 26 mündenden Bohrungen 27. Die Bohrungen sind diametral einander gegenüberliegend angeordnet, in der Zeichnung sind sie zum Zwecke der Darstellung um 90° versetzt gezeigt. Jede Gewindebohrung 27 nimmt einen Verschluß­ stopfen 28 auf zum Verschließen der Kammer 26 nach Füllung mit dem Dichtungsmittel. Die Abdichtung der Kugelgelenkkupplung 10, bei der die metallischen Lagerringe 16 und 18 einen Teil der Kammer 26 bilden, wird dadurch erhalten, daß die Kammer 26 mit einem Dichtungsmittel 29 gefüllt wird, das sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen in plastischem Zustand bleibt. Das Füllen der Kammer 26 mit dem Dichtmittel kann beispielsweise mit einer Fettpresse, einer Druckschraube oder dergleichen erfolgen. Gegebenenfalls kann es notwendig sein, die Kammer 26 mit dem Dichtungsmittel durch Einspritzung zu füllen und den Einspritzdruck aufrechterhalten. Zu diesem Zwecke können übliche nicht dargestellte Fittings anstelle der Verschlußstopfen verwendet werden. Zusätzliches Dichtungs­ mittel kann der Kugelgelenkkupplung 10 zu beliebiger Zeit zugegeben werden durch Entfernung der Verschlußstopfen 28 und Nachfüllung der Kammer 26, um die Dichtwirkung zwischen den Teilen der Kugelgelenkkupplung 10 aufrechtzuerhalten.

Ein vorteilhaftes Dichtmittel ist ein solches, das für längere Zeiten bei sehr hohen Temperaturen plastisch bleibt und unter Druck fließt, wobei der Druck das Dichtmittel in jede mögliche Leckstelle der Kupplung einführt. Außerdem ist das Dichtmittel so beschaffen, daß es bei sehr hohen Temperaturen nicht härtet oder abbindet. Es wurde gefunden, daß ein Dichtungsmittel bestehend aus ca. 21% Asbest, ca. 13% Aluminium und ca. 66% eines Phenolharzes besonders geeignet für die Kugelgelenkkupplung 10 ist, wenn es in die Dichtungskammer 26 eingespritzt wird und in ihr unter Druck gehalten wird. Weiter wurde gefunden, daß das vorbe­ nannte Dichtungsmittel die Metalloberflächen der Kupplung nicht angreift oder zerstört, sondern ein Rosten verhindert und die sich bewegende Oberfläche der Kugelgelenkkupplung 10 schützt. Weiter wurde gefunden, daß das Dichtungsmittel mit der vorerwähnten Zusammensetzung sich nicht verflüchtigt, hart wird oder schrumpft bei erhöhten Temperaturen oder Drücken.

Die Verwendung der aus Metall bestehenden Lagerringe 16 und 18 bei der Kugelgelenkkupplung 10 hat den weiteren Vorteil, daß bei Bewegung des kugelförmigen Teiles 12 in den Lager­ ringen 16 und 18 die Oberflächen der Lagerringe poliert werden, so daß die sich berührenden Flächen des kugelförmigen Teiles 12 und der Lagerringe 16, 18 eine zusätzliche Abdichtung bilden.

Claims (6)

1. Kugelgelenkkupplung für unter hohen Temperaturen und Drücken stehende Rohrleitungen mit einem am Ende des einen Rohres angeordneten kugelförmigen Teil und einem diesen aufnehmenden, am Ende des benachbarten Rohres angeordneten Gehäuse, wobei zwei in dichtem Kontakt mit der sphärischen Oberfläche des kugelförmigen Teils stehende, die­ sen in radialer Richtung im Gehäuse haltende, mit einer Abdichtung versehene Lager vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (16, 18) beidseitig zur Mittelebene des kugelförmigen Teiles (12) unter Abstands­ bildung angeordnet sind, wobei die Lager (16, 18), der kugelförmige Teil (12) und das Gehäuse (13) eine geschlossene Kammer (16) bilden, in der ein Dichtungsmittel in engem Kontakt mit den Lagern und dem kugelförmigen Teil zur Abdichtung der Kupplung aufgenommen ist, das im plastischen Zustand verbleibt und unter hohem Druck fließfähig ist und über einen Bereich von niedrigen zu hohen Temperaturen und Drücken nicht erhärtet bzw. abbindet oder schrumpft und nicht flüchtig ist.

2. Kugelgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Lager als innerer (16) und äußerer Lagerring (18) ausgebildet sind, die zwischen einer inneren Oberfläche des Gehäuses (13) und der äußeren Oberfläche des kugelförmigen Teils (12) an gegenüber­ liegenden Seiten zur Mittelebene des kugel­ förmigen Teils (12) angeordnet sind.

3. Kugelgelenkkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halteelement (22) vorgesehen ist, das einerseits mit dem äußeren Lager (18) in Kontakt steht und andererseits an dem Gehäuse (13) befestigbar ist, um die Lager (16, 18) in engem Kontakt mit dem kugelförmigen Teil (12) zu halten und um die Lager in dem Gehäuse festzulegen.

4. Kugelgelenkupplung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (27) für den Zugang zu der Kammer (26) vorgesehen ist.

5. Kugelgelenkkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (27) durch einen Stopfen (28) verschließbar ist.

6. Kugelgelenkkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (16, 18) aus Gußeisen bestehen.