DE2936215A1

DE2936215A1 - Drehbare schraubverbindung fuer rohre o.dgl.

Info

Publication number: DE2936215A1
Application number: DE19792936215
Authority: DE
Inventors: Donald George Mccracken
Original assignee: Aeroquip AG
Current assignee: Aeroquip AG
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1979-09-05
Publication date: 1980-03-20
Also published as: FR2435653A1; US4205866A; DE2936215C2; FR2435653B1; GB2031092A; IT1120857B; SE7907466L; JPS5547086A; IT7950198A0; GB2031092B

Description

PFENNING · MAAS ■ MEINIG · SPOTT Patentanwälte Kuriorstendainm 170. D 1000 Berlin 15

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PATENTANWÄLTE J Pfenning. Dipl -Ing Dr I Maas. Dipl -Chem Manchen

K. H. Meinig. Dipl -Phy» Barita Dr G Sport. Dipl -Chem MOnchen

Zugelassene Vertreter beim Europaischen Patentamt

BÜRO BERLIN: I Kurfürstendamm

ID 1000 Berlin 15

Telefon:

030/881 2008/881 2009

Telegramme: Seilwehrpatent Telex: 5215880

Berlin Date

5.September 1979

AEROQUIP AG
Bahnhofstraße 17, Zug, Schweiz

Drehbare Schraubverbindung für Rohre oder dergleichen

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubverbindung für Rohre oder dergleichen mit einem Mantelrohrteil und einem in diesem drehbar gelagerten Rohrstutzen.

Es handelt sich hierbei ganz allgemein um ein drehbares Verbindungselement, etwa nach Art einer Kugellagerverbindung und vorzugsweise um eine solche für eine Flüssigkeitsleitung mit der es möglich wird, koaxiale Drehbewegungen zwischen zwei Teilen oder Abschnitten der Leitung vorzunehmen, wobei die Lage der beiden Rohrteile sich durch eine gemeinsame Achse zueinander und zu dem Verbindungselement kennzeichnet.

Drehbare Schraubverbindungen für Rohrleitungen, etwa für Schlauchtrommeln, müssen Lagerverbindungen aufweisen, die bei ausreichender Abdichtung die nötigen Drehbewegungen ermöglichen. Im allgemeinen bestehen solche Verbindungselemente aus einem Rohrstutzen, der axial zu und befestigbar an einem Schraub- oder Drehteil liegt.

Bekannte drehbar gelagerte Rohrstutzen, die in ein Mantelelement nach Art einer Kugellagerverbindung eingreifen, sind beispielsweise in der US-PS 3 401 956 vom 17. 9. 1968 und in der US-PS 3 408 095 vom 29. 10. 1968 beschrieben. Bei diesen Kugellager- oder Schraubverbindungen ist es erforderlich, den Rohrstutzen und das Mantelrohrteil aus einem

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Material herzustellen, welches eine hohe Druckbelastung aufzunehmen in der Lage ist,und die Kugellagerlaufbahnen müssen mit höchster Präzision bei nur sehr kleinen Toleranzen hergestellt werden. Damit ergibt sich für die Fertigung solcher Verbindungselemente ein finanziell hoher Aufwand.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, Abhilfe bezüglich der vorgenannten Schwierigkeiten zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale erfindungsgemäß erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Verwendung zweier im Abstand zueinander angeordneter Nadellager oder Walzenlager zwischen den ineinanderfügbaren beiden Teilen des Verbindungselementes, nämlich eines Rohrstutzens und eines Mantelelementes, läßt sich durch ausreichende Druckbeaufschlagung auf die Nadellager eine vorteilhafte Lagerung bei gleichzeitig hervorragender Abdichtung innerhalb des Verbindungselement^

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erzielen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines entfernbaren Spaltlagerringes für die Vorgabe des Abstandes der beiden Drucklager, wobei der Spaltlagerring wenigstens teilweise von einer etwa tiegelförmigen Aufnahmehülse umgriffen ist und damit durch diese auf dem Rohrstutzen des Verbindungselementes festgelegt ist. Die beiden dem Verbindungselement zugeordneten Axial- bzw. Drucklager befinden sich zu beiden Seiten des Spaltlagerringes, und zwar so, daß der erste zwischen der einen Stirnfläche desselben und einer flanschartigen Schulter des Mantelteiles und der zweite zwischen der anderen stirnseitigen Oberfläche des Spaltlagerringes und der zugehörigen Stirnfläche einer überwurfmutter liegt, die mittels Außengewinde in das Mantelteil des Verbindungselementes einschraubbar ist. Zufolge der Einschraubmöglichkeit der überwurfmutter läßt sich für die Drucklager eine gewünschte Kraftbeaufschlagung vorwählen, so daß diese paßgerecht und bei vorteilhaft sehr kleiner Toleranzvorgabe innerhalb des Mantelteils des Verbindungselementes in Stellung bringbar ist und dieses sich damit zu einer definierten integrierten Einheit zusammenfügen läßt. Die überwurfmutter bzw. die in das Mantelteil einschraubbare Mutter ist in einem vorbestimmbaren Abstand innerhalb dieses Teiles arretierbar, so daß die Druckbeaufschlagung der Drucklager definiert bleibt und nicht nachlassen kann.

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Damit ergibt sich eine besonders wirtschaftliche Herstellungsweise für eine Vorrichtung der hier bezeichneten Art, bei der Drucklager zwischen zwei zusammenfügbaren Verbindungselementen, wie einem Rohrteil und einem Rohrstutzen, kostensparend unter sehr definierten Bedingungen montiert und eingestellt werden können. Besonders die Kosten für die Drucklager selbst können gegenüber den bisher erforderlichen mit den genauen Toleranzen herzustellenden Kugellagerverbindungen erheblich herabgesetzt werden, ohne daß die nötigen Toleranzen schlechter werden. Das vorliegende Verbindungselement ist in der Lage, relativ hohe Biegemomentkräfte aufzunehmen, ohne daß Deformationen oder Beschädigungen des Mantelteils oder anderer Teile auftreten, und die Möglichkeit, das eine Teil gegen das andere frei zu drehen, ist auch bei extremer Seitenbelastung sichergestellt. Der Aufbau der vorliegenden Dreh- bzw. Schwenkverbindung ist einfach in seiner Konstruktion und ökonomisch bezüglich seiner Herstellung.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung und ihre nachfolgende Beschreibung soll dem weiteren Verständnis derselben dienen. Es bedeutet:

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Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Verbindungselement gemäß Fig. 1 im zusammengefügten Zustand;

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. wiederum teilweise im Schnitt für eine weitere Ausführungsform; und

Fig. 4 ein weiter abgewandeltes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes nach der Erfindung.

Das vorliegende Verbindungselement besteht aus einem Gehäuse oder Mantelteil mit einem erweiterten offenen Ende und einer sich durch diese Ummantelung hindurcherstreckenden Bohrung sowie einem gegen dieses Teil drehbar angeordneten Einsatzteil oder einer Buchse, wobei kennzeichnend für die Vorrichtung ein Spaltlagerring ist, der wenigstens teilweise innerhalb einer Ringausnehmung in der äußeren Oberfläche der Buchse bzw. eines entsprecher

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den Rohrstutzens liegt und ein tassen- oder tiegelförmiges Element nach Art einer Aufnahmehülse für den Lagerring, so daß dieser gegen Radialbewegung gesichert ist und ein erstes und ein zweites Drucklager, welche den inneliegender Rohrstutzen umgreifen, sowie Hilfsmittel zum Vorspannen der genannten Drucklager innerhalb der Lagerverbindung.

Das vorliegende Verbindungselement nach Art einer Schraubverbindung ist in Fig. 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen und seine Einzelteile sind in perspektivischer Wiedergabe in Form einer Explosionsdarstellung verdeutlicht Die Schraubverbindung 10 setzt sich im wesentlichen aus dem äußeren Mantelrohrteil 11 und dem wenigstens teilweise in dieses eingreifenden und gegen dieses drehbar gehaltener Rohrstutzen 12 zusammen, wobei die gegenseitige Verdrehung durch erste und zweite im Abstand zueinander gehaltene Drucklager 13 und 14 möglich ist, die mittels einer Mutter 15 mit Außengewinde ein Vorspannen und damit eine Druckbeaufschlagung der Drucklager 14 und 15 in vorbestimmbarer Form ermöglicht.

Obwohl sich die vorliegende Erfindung ganz allgemein auf Verbindungselemente bezieht, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das eine Teil gegen das andere drehbar ist, besteht das vorliegende Ausführungsbeispiel aus zwei

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ineinanderfügbaren Rohrmuffenteilen, nämlich wie bereits Fig. 1 zeigt, dem äußeren Mantelrohrteil 11 und dem im zusammengefügten Zustand zentrisch hierzu liegenden Rohrstutzen 12. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, hat das Mantelrohrteil 11 von zylindrischer Form einen Durchlaß und Rohrstutzen 16, der konzentrisch zu dem sich an diesen anschließenden erweiterten Bereich liegt. Der in seiner radialen Ausdehnung kleinere Abschnitt 16 ist mit Innengewinde 17 versehen, auf welches ein nicht dargestelltes Rohr aufschraubbar ist. Dort wo sich das Mantelrohrteil 11 kegelstumpfartig erweitert, ist, wie insbesondere aus der Teilschnittdarstellung in Fig. 2 ersichtlich, ein innerer Flansch 18 vorgesehen, der die Begrenzung eines ersten Ringraumes 19 zwischen der inneren Umfangsflache des Mantelrohrteils 11 und der im zusammengefügten Zustand zugehörigen äußeren Umfangsflache des Rohrstutzens 12 vorgibt, von welchem die beiden Drucklager 13 und 14 aufgenommen sind. Eine zweite flanschartige Anlagefläche 20 definiert einen zweiten kleineren Ringraum 21, der der Aufnahme eines Paßstückes dient, wobei dieser Ringraum in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise noch von dem in seinem Durchmesser verjüngten Endabschnitt des Rohrstutzens 12 begrenzt ist. Ein in Aufnahmerichtung des Rohrstutzens 12 liegender erster Bereich der inneren Umfangsflache des Ringraumes 19 ist mit Innengewinde 22

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versehen, auf welches eine mit entsprechendem Außengewinde versehene überwurfmutter 15 geschraubt werdenkann.

Der in seiner Formgebung zylindrische Rohrstutzen 12 ist von einer konzentrischen Längsbohrung 23 durchgriffen, die ihrerseits konzentrisch zu der Bohrung 16 des Mantelrohrteils 11 liegt. Der Rohrstutzen 12 ist in seinem in radialer Richtung erweiterten Abschnitt mit Innengewinde 24 versehen, auf das ein Ende eines Rohrleitungsabschnittes geschraubt werden kann, wobei der Rohrstutzen 12 gegen das Mantelrohrteil 11 in Achsrichtung drehbar ist. Auf der äußeren Oberfläche des Rohrstutzens 12,und zwar in dem mit Innengewinde 24 versehenen Endabschnitt gegenüberliegenden Endabschnitt, befindet sich ein radialer Absatz 25, mit dem der äußere Durchmesser des Rohrstutzens 12 in diesem Bereich 26 verkleinert ist, und zwar so, daß er in der in Fig. 2 dargestellten Weise in den in seinem lichten Durchmesser verjüngten Bereich des Mantelrohrteiles 11 einfügbar ist bei gleichzeitiger Aufnahme eines Dichtringes 27 innerhalb des gebildeten Ringraumes 21. Der zweite in seinem äußeren Durchmesser erweiterte Umfangs bereich 28 des Rohrstutzens 12 ist in der dargestellten Weise eingepaßt in den Abschnitt 21 des Mantelrohrteils Im Umfangsbereich 28 befindet sich eine Ringausnehmung 29,

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die der Aufnahme eines Lagerringes 30 dient, auf den später noch näher eingegangen werden wird.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Rohrstutzen 12 mit seinem ersten Bereich 26 in das Mantelrohrteil 11 eingefügt bzw. von diesem aufgenommen, wobei die radiale Anschlag fläche 25 und die radiale Anschlagfläche 20 im radial verjüngten Bereich 26 des Rohrstutzens 12 die Lage der beiden Verbindungselemente zueinander fixieren und zwischen diesen eine Ringdichtung 27 aufgenommen ist, die das durch die Rohre strömende Fließmedium nicht in den Ringraum 19 austreten läßt.

Wie bereits erwähnt, ist der Rohrstutzen 12 drehbar von dem Mantelrohrteil 11 aufgenommen, wobei Drucklager 13 und 14 die Verdrehbarkeit der Teile gegeneinander sicherstellen. In diesem Zusammenhang ist es wesentlich, daß zwischen den beiden Drucklagern 13 und 14 ein Lagerring angeordnet ist, und zwar ein Spaltlagerring 30, der im Ausführungsbeispiel aus zwei Halbringen bestehend innerhalb der Ausnehmung 29 des Rohrstutzens 12 liegt. Der Spaltlagerring 30 wird hierbei teilweise von einer etwa tassen- oder tiegelförmigen AufnahmehUlse 31 umgriffen, wie das aus den Darstellungen ersichtlich ist. Diese Aufnahmehülse 31 sichert die beiden Hälften des Spaltlagerringes 30 gegen radiale Verschiebung.

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Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, sind die beiden Drucklager 13 und 14 auf der äußeren Umfangsflache des Abschnittes 28 des Rohrstutzens 12 an den beiden gegenüberliegenden Seiten des Spaltlagerringes 30 in Stellung gebracht, wobei das Drucklager 13 zwischen der einen Stirnseite des Spaltlagerringes 30 und der ersten radialen Schulter des Mantelrohrteils 11 liegt und das Drucklager 14 zwischen der gegenüberliegenden Stirnseite des Spaltlagerringes 30 und der Mutter 15. Die beiden Drucklager 13 und 14 und der Rohrstutzen 12 sind in ihrer Lage zueinander innerhalb des Mantelrohrteiles 11 mittels der Mutter 15 gehalten, welche in das Mantelrohrteil 11 einschraubbar ist. Wesentlich ist, daß der Spaltlagerring 30 zunächst die Montage der Dichtungen und Drucklager auf dem Rohrstutzen 12 ermöglicht und dann das Zusammenfügen der Einheit und das Einbringen in das Mantelrohrteil 11. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Arten von Schraubverbindungen, Schwenkverschraubungen oder Kugellager verbindungen auf einfache Weise montieren. Auch ist es durch den vorbeschriebenen Aufbau möglich, eine genau vorbestimmbare Druckbeaufschlagung auf die Lager 13 und auszuüben.

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Wie zuvor erwähnt, sind die Drucklager 13 und 14 mittels der Mutter 15 für eine paßgenaue feste Zusammenfügung des Mantelrohrteils 11 mit dem Rohrstutzen 12 vorspannbar. Um eine gewünschte Druckbeaufschlagung auf die Lager und 14 aufrechtzuerhalten, ist in den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 4 ein Sprengring 32 vorgesehen, der innerhalb einer abgeschrägten Ringausnehmung 33 im ersten Abschnitt 19 des Mantelrohrteils 11 gehalten ist. Der Sprengring 3 2 übt einen konstanten Druck aus und verhindert die Lockerung der Mutter 15 und damit eine Veränderung der Druckbeaufschlagung der Drucklager 13 und 14. Wie dargestellt, ist der den Drucklagern entgegengesetzt liegende stirnseitige Bereich der Mutter 15 mit radialen Schlitzen 15' versehen, in die ein nicht dargestelltes Spannwerkzeug eingeführt werden kann, um die Mutter 15 drehen zu können und damit den Drucklagern die gewünschte Spannkraft zu geben.

Um die Herstellungskosten der vorliegenden Schraubverbindung mit dem Mantelrohrteil 11 und dem Rohrstutzen auf ein Minimum herabsetzen zu können und gleichzeitig die Lebensdauer zu verbessern, sind zwischen jedem der Drucklager 13 und 14 und ihren zugehörigen Lageroberflächer gehärtete Verschleißflächen vorgesehen.

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Ein Laufring 34 ist zwischen der einen stirnseitigen Fläche des Drucklagers 13 und der ersten radialen Schulter 18 des Mantelrohrteils 11 in Stellung gebracht, während die gegenüberliegende Stirnseite des Drucklagers 13 gegen den radialen Abschnitt 31' der Aufnahmehülse 31 anliegt. Desgleichen ist das Drucklager 14 zwischen zwei Laufringen 35 und 3 6 montiert, wobei der Laufring 35 benachbart zu dem Spaltlagerring 30 liegt und der Laufring 36 an die Stirnseite der Mutter 15 angrenzt.

Zu der Schraubverbindung nach Fig. 1 und 2 gehört noch eine Staubabdichtung 37 in Form eines entsprechenden Dichtungsringes, der zwischen dem zweiten Abschnitt 28 des Rohrstutzens 12 und dem radial verlaufenden Oberflächen ■ bereich innerhalb der Mutter 15 in Stellung bringbar ist und das Eindringen von Staub und anderen Kontaminationen in den Bereich der Drucklager 13 und 14 verhindert. Die Staubdichtung 37 ist vorteilhaft darüber hinaus so ausgebildet, daß sie ein in den Ringraum der Drucklager 13 und 14 einbringbares Schmiermittel zurückhält, welches über einen Schmiernippel 38 in den genannten Ringraum hineingedrückt werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der hier beschriebenen Lagerverbindung ist in Fig. 3 wiedergegeben, wobei dies«:

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dort allgemein mit dem Bezugszeichen 10a versehen ist, und im wesentlichen der AusfUhrungsform nach Fig. 1 und 2 ähnelt mit Ausnahme des Mantelrohrteils lla, welches in der dargestellten Weise abgewinkelt ist und mit Ausnahme der Tatsache, daß die Mutter 15 hier nicht mit einem Sprengring sondern mit einer Feststell-Madenschraube arretierbar ist.

Eine noch weitere Ausführungsform ist schließlich in Flg. 4 gezeigt und dort allgemein mit dem Bezugszeichen lot bezeichnet, wobei diese Ausführungsform so ausgebildet ist, daß sie auch extremen Seiten- oder Radialbelastungen standhält, wie sie von manchen Leitungssystemen für Fließmedlen aller Art aufgenommen werden müssen. Die AusfUhrungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von den anderen AusfUhrungsformen dadurch, daß die Formgebung des Gehäuseteiles 11b und des Rohrstutzens 12b in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise verändert ist und zusätzlich dadurch, daß diese AusfUhrungsform mit ersten und zweiten Radialdrucklagern 40 und 41 versehen werden kann, die innerhalb des Gehäuseteiles 11b in Stellung gebracht sind und der radialen Lagerung des Rohrstutzens 12b dienen. Das erste radiale Drucklager 40 1st in der dargestellten Welse am Randende des Rohrstutzens 12b angrenzend an die Abdichtung 42 für das Fließmedium und

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zwischen dem Rohrstutzen 12b und dem Gehäuseteil 11b montiert. Das zweite radiale Drucklager 41 umgreift den Rohrstutzen 12b und befindet sich im unteren Bereich einer Gegenbohrung in der Mutter 15 angrenzend an eine Staubabdichtung 43.

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Claims

ANSPRUCHE

1. Schraubverbindung für Rohre oder dergleichen mit einem Mantelrohrteil und einem in diesem drehbar gelagerten Rohrstutzen, gekennzeichnet durch einen in einer Ausnehmung der äußeren Umfangsflache (28) des Rohrstutzens (12) gehaltenen Spaltlagerring (30), eine den Spaltlagerring (30) wenigstens teilweise aufnehmende und umgreifende tiegelförmige Aufnahmehülse (31), ein erstes auf den Rohrstutzen (12) aufgesetztes und um diesen herum reichendes Drucklager (13) zwischen der einen Seite des Spaltlagerringes (30) und des Mantelrohrteiles (11),und ein zweites Drucklager (14) auf dem Rohrstutzen (12) auf der dem Spaltlagerring bezüglich des ersten Drucklagers (13) gegenüberliegendefi Seite und Druckbeaufschlagungselementen (15) für die beiden Drucklager (13,14).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Hilfsmittel zur Sicherung der Druckbeaufschlagungselemente (15) in einer vorbestimmbaren Stellung beziehungsweise einem entsprechenden Abstand zu den beiden Drucklagern (13 und 14).

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ORIGINAL INSPECTED

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucklager (13, 14) Nadellager sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbeaufschlagungselement eine mit Gewinde beaufschlagte überwurfmutter (15) ist, die in das Mantelrohrteil (11) einschraubbar gegen die Drucklager (13 und 14) drückt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmittel zur Sicherung der Lage der überwurfmutter (15) aus einem abgeschrägten beziehungsweise sich verjüngenden Haltering bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmittel zur Sicherung der Überwurfmutter (15) eine Arretierschraube mit umfassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

ein erstes Radiallager um das Randende des Rohrstutzens (12), welches innerhalb einer Bohrung des Mantelrohrteils (11) aufgenommen ist und ein zweites Radiallager um den Rohrstutzen (12), welches innerhalb einer Bohrung der überwurfmutter (15) gehalten ist.

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