DE29614098U1

DE29614098U1 - Einrichtung zum Ausgleich der Bewegung zweier miteinander verbundener Rohre mit wenigstens zweilagig ausgebildetem Balgkörper

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Publication number: DE29614098U1
Application number: DE29614098U
Authority: DE
Original assignee: STENFLEX RUDOLF STENDER GmbH
Current assignee: Bruchhold Ingo Dr-Ing De
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2006-08-15

Description

STENFLEX Rudolf Stender GmbH, Robert-Koch-Straße 17, 22851 Norderstedt

Einrichtung zum Ausgleich der Bewegung zweier miteinander verbundener Rohre mit wenigstens zweilagig ausgebildetem Balgkörper.

Beschrei bung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (Kompensator) zum Ausgleich der Bewegung zweier miteinander druckdicht zu verbindender Rohre, umfassend einen rohrförmig und wenigstens zweilagig ausgebildeten Balgkörper, der an seinen beiden Öffnungsseiten mit jeweils einem Element zum Anschluß an das jeweilige Rohr versehen ist.

Derartige Einrichtungen, die auch Kompensatoren genannt werden, werden in Rohrleitungssystemen von Industrieanlagen, im Schiffbau, in Kraftwerken, aber auch in der Haustechnik als zuverlässige flexible Rohrverbindung verwendet. Sie sind faktisch Bewegungsausgleicher in Rohrleitungen, an Pumpen, Motoren, Turbinen, Maschinen,

Apparaten und Behältern und können zugleich auch als Ausgleichstücke für Montageungenauigkeiten, als Anbaustücke an Armaturen oder als Wandabdichtungen an Rohrdurchführungen verwendet werden.

Bei einem speziellen Typ von Einrichtungen dieser Art, im folgenden kurz Kompensatoren genannt, besteht der Balgkörper aus einem schraubengangförmig oder ziehharmonikaartig gefalteten bzw. ringgewellten metallischen Balg, wobei derartige Kompensatoren kurz Metal 1 kompensatoren genannt werden.

Bei diesen Kompensatoren ist der Balgkörper wenigstens zweilagig ausgebildet, d. h. die vorangehend beschriebene Verformung des Balgkörpers betrifft alle in ihn bildenden Lagen. Nach der Faltung der Lagen des Balgkörpers werden zu seiner endgültigen Fertigung die den Balgkörper bildenden Lagen an ihren Enden zunächst bearbeitet, so daß die Endbereiche bzw. die Enden genau übereinander liegen, was regelmäßig mittels eines Schleifvorganges oder eines sonstigen spanabhebenden Vorganges erfolgt. Nachfolgend werden die derart bearbeiteten Enden der Lagen, die den Balgkörper bilden, miteinander verschweißt, so daß eine stoffschlüssige Verbindung aller den Balgkörper bildenden Lagen erfolgt. Nachfolgend erfolgt eine Verbindung wenigstens der derart ausgebildeten Endbereiche der Lagen mittels Schweißungen mit den Anschlußelementen und mit den jeweiligen Rohren, die über den Kompensator zum Ausgleich der Bewegung der Rohre druckdicht miteinander verbunden werden sollen. Eine derartiger Kompensator ist beispielsweise aus der DE-PS 31 49 553 bekannt.

Nachteilig bei dem bekannten Kompensator aber auch bei anderen bekannten Kompensatoren dieser Art ist, das die

einzelnen, den Balgkörper bildenden Lagen aus metallischen Werkstoffen bestehen müssen, die alle miteinander verschweißfähig sind, was gleichermaßen für die mit dem Balgkörper zu verbindenden Anschlußelemente gilt, da ansonsten keine Ausbildung einer fortwährend sicheren Verbindung der einzelnen Lagen des Balgkörpers als auch des Balgkörpers mit den Anschlußelementen möglich ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Kompensatoren der vorbeschriebenen Art ist der, daß diese aufgrund der durch Schweißung stoffschlüssig verbundenden Enden der den Balgkörper bildenden Lagen während des bestimmungsgemäßen Betriebs temperaturbedingten und durch die mechanische Bewegung bedingten hohen Reibkräften zwischen den einzelnen Lagen ausgesetzt sind, was zu einer nicht unbeachtlichen Begrenzung der Lebensdauer und der Einsatzbandbreite derartiger Kompensatoren führt.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung beziehungsweise einen Kompensator zum Ausgleich der Bewegung zweier miteinander druckdicht zu verbindender Rohre der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen eine wesentliche Reduzierung des Fertigungsaufwandes möglich ist, wobei eine Erhöhung des elastischen Verhaltens des Kompensators möglich ist, so daß eine breitere Einsatzbandbreite als bisher möglich ist und die Sicherheit der druckdichten Verbindung zweier Rohre erhöht wird und daß die einzelnen den Balgkörper bildenden Lagen aus unterschiedlichem metallischen Werkstoff bestehen können, so daß es beispielsweise möglich ist, bei der äußeren Lage einen nicht auf den Werkstoff der Anschlußelemente angepaßten Werkstoff zu verwenden, der aber beispielsweise zur Aufnahme extrem hoher radialer und axialer Kräfte, die während des Betriebskompensators auftreten, imstande ist und

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wobei der Kompensator einfach und kostengünstig herstellbar sein soll und eine drastisch verringerte Lagerhaltung trotz der Einsetzbarkeit des Kompensators bei vielen unterschiedlichen Anwendungsfällen erreicht werden sol I.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die den Balgkörper bildenden Lagen an ihren Enden nicht miteinander stoffsch!üssig verbunden sind.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht im wesentlichem darin, daß prinzipiell die den Balgkörper bildenden Lagen auch nach Fertigung weder durch Schweißung noch sonstwie miteinander verbunden sind, d. h. die Lagen selbst können aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, wobei beispielsweise die innere Lage unmittelbar auf das im Kompensator zu fördernde Medium abgestellt werden kann und dabei beispielsweise aufgrund des ausgewählten Werkstoffs weniger Radial- und Axialkräfte aufzunehmen imstande ist, wohingegen die äußere oder die daran angrenzende Lage aus einem Werkstoff bestehen kann, der unabhängig vom im Kompensator zu fördernden Medium aufgewählt werden kann, der aber beispielsweise hohe axiale und radiale Kräfte aufzunehmen imstande ist. Es sind also für die einzelnen Lagen, je nach Anwendungsfall, unterschiedliche Werkstoffe verwendbar bzw. kombinierbar, so daß auf eine Verträglichkeit bezüglich der Ausbildung der Verbindung mit den Anschlußelementen an sich keine Rücksicht genommen werden muß. Dabei kann es vorteilhafterweise auch zu einer eindeutigen Funktionsteilung zwischen der in bezug auf die Kompensatorachse radial inneren Lage, nämlich der Aufnahme des Innendrucks, und der oder den äußeren Lagen zur Aufnahme der axialen Kräfte kommen. Auch ist vorteilhafterweise durch den erfindungsgemäßen

Aufbau eine Bewegung der einzelnen Lagen zueinander möglich, was wiederum die auftretenden Reibkräfte zwischen den Lagen während des Betriebs des Kondensators vermindert und somit die Verschleißwahrscheinlichkeit vermindert und insgesamt eine Erhöhung der Sicherheit des Kompensators herbeiführt. Schließlich ist auch aufgrund des Wegfalls der bisherigen Notwendigkeit, der eine aufwendige mechanische Bearbeitung der Enden der Lagen durch Schleifen, Ausrichten, Bohren und Schweißen vorsah, eine wesentlich einfachere Fertigung möglich, so daß der erfindungsgemäße Kompensator insgesamt sehr viel kostengünstiger bereitgestellt werden kann als bisherige Kondensatoren dieser Art. Schließlich ist es von Vorteil, daß letztlich unterschiedlichste Anschlußelemente mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Balgkörper auf einfache Weise verbindbar sind, so daß der Balgkörper und die Anschlußelemente in bezug auf ihren speziellen Aufbau unmittelbar an das zu lösende Verbindungsproblem zweier Rohre angepaßt werden können, da die einzelnen Elemente des erfindungsgemäßen Kompensators quasi als Baukastenelemente zur Verfugung stehen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung ist nur eine Lage mit den Anschlußelementen verbunden, was den Vorteil hat, daß die dadurch bewirkte mechanische Entkopplung geringere Spannungen der Lagen untereinander bei Kräften in Axial richtung (Axialhub) zur Folge hat.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die in bezug auf eine Kompensatorachse radial innere Lage mit dem Anschlußelement verbunden ist, d. h. ausschließlich die innere Lage die Druckdichtigkeit der durch den Kompensator erzeugten Verbindung verursacht, wohingegen die äußere Lage bzw. die äußeren Lagen lediglich zur Aufnahme der

vom Kompensatorinneren und durch die Bewegung des !Compensators auf diese einwirkenden Kräfte dienen.

Vorteilhafterweise ist die Verbindung eine Schweißverbindung, wobei bei dieser Variante zumindest der Werkstoff der Lage, die mit dem jeweiligen Anschlußelement verbunden werden soll, auf den Werkstoff des Anschlußelements in bezug auf die gegenseitige Schweißfähigkeit angepaßt sein muß.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verbindung zwischen der Lage, die mit dem Anschlußelement verbunden wird, eine Börde!verbindung, wobei bei dieser Art der Verbindung grundsätzlich keine Schweißverträglichkeit der jeweiligen Lage, bei der die Bördelverbindung ausgeführt werden muß, und dem Anschlußelement erforderlich ist.

Zur Erhöhung der Stabilität der Verbindung zwischen Balgkörper bzw. der den Salgkörper bildenden Lagen und dem jeweiligen Anschlußelement ist wenigstens eine Lage im einer zwischen der inneren Lage und dem Anschlußelement ausgebildeten Nut aufgenommen, wobei aber auch die Nut weiterhin die Bewegung der einzelnen Lagen zueinander nicht beeinträchtigt, d. h. zumindest in axialer Richtung eine uneingeschränkte Bewegung der Lagen bei bestimmungsgemäß ausgebildeter Geometrie möglich ist.

Um aber auch für spezielle Anwendungsfälle zusätzlich auch die radial äußere Schicht bzw. die radial äußeren Schichten, die den Balgkörper bilden, an der Ausbildung der Druckdichtigkeit teilhaben zu lassen, d. h. die Druckdichtigkeit auch noch dann zumindest temporär wirksam werden zu lassen, ist es vorteilhaft, daß die in bezug auf die Einrichtungsachse radial äußere Lage

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mittels eines Dichtelements mit dem Anschlußelement verbunden ist. Dabei hat das Dichtelement, wie der Name sagt, lediglich dichtende Funktionen und dient nicht der Aufnahme radialer oder axialer Kräfte, die auf den Balgkörper während des bestimmungsgemäßen Betriebes einwi rken.

Um im diesem Falle aber auch eine uneingeschränkte Bewegung der einzelnen Lagen zueinander in axialer und/oder radialer Richtung zu ermöglichen, wird das Dichtelement aus elastomerem Werkstoff gebildet, der bei für diese Zwecke ausreichender Dichtwirkung eine Bewegung der einzelnen Lagen zueinander ermöglicht.

Für bestimmte Anwendungsfälle des Kompensators kann es vorteilhaft sein, zwischen den Lagen eine Zwischenlage anzuordnen, beispielsweise vorteilhafterweise ein Schmiermittel, so daß die Reibung zwischen den Lagen vorteilhafterweise verringert werden kann. Die Verringerung der Reibung zwischen den Lagen beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Kompensators hat wieder eine Erhöhung des elastischen Verhaltens zur Folge, wodurch der Verschleiß wiederum verringert wird.

Es ist aber auch vorteilhafterweise denkbar, als Zwischenlage zwischen den einzelnen den Balgkörper bildenden metallischen Lagen ein Dichtmittel vorzusehen, das natürlich auch im vorbeschriebenen Sinne Schmiereigenschaften aufweisen kann. Das Dichtmittel als solches ist aber beispielsweise in der Lage, bei eventuell auftretenden Undichtigkeiten einzelner Lagen in die entsprechenden die Undichtigkeit bewirkenden Bereiche einzudringen und diese Bereiche wiederum zu verschließen.

Schließlich ist es von Vorteil, daß der Raum zwischen den Lagen, das wäre ein Raum bei zweilagig ausgebildetem Balgkörper, oder aber die Räume, die bei mehrlagigem Balgkörpern zwischen den einzelnen Lagen gebildet werden, über eine im Anschlußelement ausgebildete Leitung mit dem Außenraum, d. h. der Umgebung, in der der Kompensator angeordnet ist, zu verbinden, wobei über diese Leitung einerseits Schmiermittel und/oder Dichtmittel von außen in den Raum bzw. die entsprechenden Räume zwischen den Lagen injiziert werden kann und wobei aber auch über diese Leitung eine Kontrolle darüber möglich ist, ob vom Innenraum des Kompensators in den Raum zwischen zwei Lagen oder die einzelnen Räume durch den Kompensator geführtes Medium eindringt, d. h. mittels der vorangehend aufgeführten Maßnahme ist letztlich auch auf einfache Weise eine Leckage des Balgkörpers von außen gut erkennbar, so daß dadurch ein Funktionsfähigkeitsindikator auf einfache Weise geschaffen werden kann.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 im Teilschnitt einen erfindungsgemäß ausgebildetem Kompensator, der einen Balgkörper aus zwei Lagen aufweist und mit zwei rohrförmigen Anschlußelementen verbunden ist, und zwar auf der einen Seite mittels einer Schweißverbindung und auf der anderen Seite mittels einer Bördelverbindung,

Fig. 2 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen

Kompensators mit dem grundsätzlichen Aufbau wie in Fig.l, bei dem jedoch die Anschlußelemente aus tellerförmigen Flanschelementen bestehen.

Die Einrichtung bzw. der Kompensator 10 zum Ausgleich der Bewegung zweier miteinander druckdicht zu verbindender Rohre 11, 12 besteht im wesentlichen aus einem rohrförmig und gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 zweilagig ausgebildeten Balgkörper 13. Der Balgkörper 13 ist hierbei in den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen des Kompensators 10 als ringgewellter Balg ausgebildet, es ist aber auch möglich, derartige Kompensatoren 10 beispielsweise schraubengangförmig auszubilden. Der Balgkörper 10 ist an seinen Öffnungsseiten 14, 15 mit einem jeweiligen Anschlußelement 17 bzw, 18 versehen, das gemäß der Ausführungsformen von Fig. 1 jeweils mit einem Außengewinde bzw. einem Innengewinde versehen ist, in das bzw. an das die Rohre 11 und 12, die ebenfalls entsprechende Innengewinde bzw. Außengewinde aufweisen, auf an sich bekannte Weise angeschraubt werden können. Geeignete Dichtmittel, die hier nicht gesondert dargestellt sind, sorgen dafür, das die Gewindeverbindungen der Rohre 11, 12 mit den Anschlußelementen 17, 18 druckdicht ausgebildet sind.

Wie erwähnt, besteht der Balgkörper 13 bei der hier dargestellten Ausgestaltung der Erfindung aus zwei Lagen, nämlich der in bezug auf eine Einrichtungs- bzw. Kompensatorachse 22 radial inneren Lage 19 und einer in bezug auf diese Kompensatorachse 22 radial äußere Lage 20. Es sei darauf hingewiesen, daß hier zwar die Ausgestaltung des Kompensators 10 in bezug auf die Darstellung in den Fig. 1 und 2 ausdrücklich nur zwei Lagen 19, 20 aufweist und nachfolgend auch nur beschrieben werden, es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, den

Kompensator 10 derart auszubilden, daß der Balgkörper 13 mehr als zwei Lagen aufweist.

Die Lagen 19, 20 bestehen aus metallischem Werkstoff und werden auf bekannte Weise geformt, wobei auf diesen Formvorgang, da dieser bekannt ist, nicht weiter eingegangen wird. Die Lagen 19, 20 sind an ihren jeweiligen Enden 190, 191 und 200, 201 nicht miteinander verbunden, so daß eine wenn auch geringfügige radiale und axiale Beweglichkeit gegeneinander möglich ist.

Nur die innere Lage 19 ist mit den Anschlußelementen 17, 18 verbunden, wobei das Anschlußelement 17, vergleiche die Figuren, mittels einer Schweißverbindung 21 hergestellt ist, wohingegen die Verbindung mit dem Anschlußelement 18 mittels einer Börde!verbindung 21 hergestellt ist. Es ist aber auch möglich, beispielsweise beide Verbindungen 21 mittels einer Bördelverbindung oder beide Verbindungen 21 mittels einer Schweißverbindung auszubilden, so daß die Darstellung in den Figuren hier nur beispielhaft zu verstehen ist.

Die radial äußere Lage 20 ist in einer zwischen der inneren Lage 19 und dem Anschlußelement 17, 18, d. h. an sich im Anschlußelement 17, 18 ausgebildeten Nut 23 aufgenommen, wobei die Nut in axialer und radialer Richtung derart bemessen, das ein geringes Spiel der äußeren Lage 20 relativ zur inneren Lage 19 möglich ist. Die radial äußere Lage 20 ist mittels jeweils eines Dichtelements 24; 25 mit dem jeweiligen Anschlußelement 17; 18 verbunden. Die Dichtelemente 24, 25 sind hier kehlförmig angebracht und zwar unmittelbar im Bereich des Überganges der radial äußeren Lage 20 in die Nut 23 des jeweiligen Anschlußelements 17, 18. An sich kann das Dichtelement 24, 25 auch auf beliebige andere geeignete

Weise ausgebildet sein, solange dadurch ein Abdichtung des Balgkörpers 13 gegenüber dem Außenraum 28, in dem der Kompensator angeordnet ist, erfolgt. Das Dichtelement 24, 25 besteht vorzugsweise aus elastomerem Werkstoff.

Zwischen den Lagen 19, 20 ist eine Zwischenlage 26, vergleiche Pfeil 26, angeordnet, die naturgemäß gegenüber den Lagen 19, 20 aus metallischem Werkstoff sehr viel dünner ausgebildet ist. Diese Zwischenlage 26 kann durch ein Schmiermittel und/oder durch ein Dichtmittel gebildet werden, wobei das Schmiermittel die Reibkräfte zwischen den Lagen 19, 20 vermindert, so daß das elastische Verhalten des Kompensators 10 insgesamt verbessert wird und eine Verringerung des Verschleißes des Balgkörpers 13 damit einhergeht, wodurch die Standzeit des Kompensators 10 neben seinen verbesserten Betriebseigenschaften auch noch erhöht werden kann.

Das Schmiermittel kann auch als Dichtmittel wirken, d. h. es kann neben seinen schmierenden Eigenschaften auch dichtender Eigenschaften aufweisen, so daß es in sich gegebenenfalls in den Lagen 19, 20 bildende Risse oder Löcher eindringen kann und, zumindest temporär, den Balgkörper 13 weiterhin druckdicht relativ zum Außenraum 28 halten kann.

Der Raum zwischen den Lagen 19, 20 ist auf hier nicht gesondert dargestellte Weise über eine im Anschlußelement 17, 18 ausgebildete Leitung 27 mit dem Außenraum 28 verbunden und über ein lösbares Verschlußelement 29 gegenüber dem Außenraum 28 abgeschlossen. Durch diese Leitung 27 kann beispielsweise das Schmiermittel und/oder das Dichtmittel, das die Zwischenlage 26 zwischen den beiden Lagen 19, 20 bildet, eingebracht

werden, beispielsweise mittels Einpressung unter Druck. Über diese Leitung 27 sind auch Leckagen in den Lagen 19, 20 sofort erkennbar, wobei beispielsweise an die Leitungen 27 auch Detektoren angeschlossen werden können, die auf das im Balgkörper 13 und den damit verbundenen Rohren 11, 12 geförderte Medium oder auf das Außenraummedium 28 ansprechen.

Der Aufbau der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kompensatoren 10 ist an sich identisch, Fig. 2 unterscheidet sich jedoch von Fig. 1 dadurch, daß bei Fig. 2 fl anschförmig ausgebildete Anschlußelemente 17, 18 vorgesehen sind, die mit entsprechendem Flanschen der anschließenden Rohre 11, 12, hier nicht dargestellt, auf bekannte geeignete Weise verbunden werden können.

Bezuqszeicheniiste

10 Einrichtung (Kompensator)

11 Rohr

12 Rohr

13 ßalgkörper

14 Öffnungsseite

15 Öffnungsseite 16

17 Anschlußelement

18 Anschlußelement

19 Lage (innere)

20 Lage (äußere)

21 Verbindung

22 Einrichtungsachse

23 Nut

24 Dichtelement

25 Dichtelement

26 Zwischenlage

27 Leitung

28 Außenraum

29 Verschleißelement

Claims

STENFLEX Rudolf Stender GmbH, Robert-Koch-Straße 17, 22851 Norderstedt Einrichtung zum Ausgleich der Bewegung zweier miteinander verbundener Rohre mit wenigstens zweilagig ausgebildetem Balg körper. Schutzansprüche

1. Einrichtung (Kompensator) zum Ausgleich der Bewegung zweier miteinander druckdicht zu verbindender Rohre, umfassend einen rohrförmig und wenigstens zweilagig ausgebildetem Balgkörper, der an seinen beiden Öffnungsseiten mit jeweils einem Element zum Anschluß an das jeweilige Rohr versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Balgkörper (13) bildenden Lagen (19, 20) an ihren Enden (190, 191, 200, 201) nicht miteinander stoffschlüssig verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Lage (19; 20) mit wenigstens einem Anschlußelement (17; 18) verbunden (21) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in bezug auf eine Einrichtungsachse (22) radial innere Lage (19) mit dem Anschlußelement (17; 18) verbunden (21) ist.

4. Einrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (21) eine Schweißverbindung.

5. Einrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (21) eine Börde!verbindung ist.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Lage (20) in einer zwischen der inneren Lage (19) und dem Anschußelement (17, 18) ausgebildeten Nut (23) aufgenommen wird.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in bezug auf eine Einrichtungsachse (22) radial äußere Lage (20) mittels eines Dichtelements (24; 25) mit dem Anschlußelement (17; 18) verbunden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (24; 25) aus elastomerem Werkstoff besteht.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lagen (19, 20) eine Zwischenlage (26) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (26) ein Schmiermittel ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (26) ein Dichtmittel ist.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Lagen (19, 20) über eine in Anschlußelement {17; 18) ausgebildete Leitung (27) mit dem Außenraum (28) verbunden i st.