DE4009245A1 - Kugelgelenk fuer eine ein unter druck stehendes medium fuehrende leitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk für eine ein unter Druck stehendes Medium führende Leitung, mit einem in einer Außenkugel endenden hohlen Leitungsabschnitt und einem die Außenkugel umschließenden hohlen Gegenleitungsabschnitt, wobei die Außenkugel in dem Gegenleitungsabschnitt in einem Winkelbereich schwenkbar und/oder drehbar gelagert ist und zwischen Außenkugel und Gegenleitungsabschnitt im Anschluß an den Durchflußraum eine Dichtung vorgesehen ist, die eine kreisförmige Wirkfläche umschließt. Ein solches Kugelgelenk dient dem Durchleiten eines unter Druck stehenden hydraulischen oder pneumatischen Mediums. Das Kugelgelenk kann Bestandteil einer Rohrleitung sein und bis zu gewissem Grad einen Schlauchleitungsabschnitt ersetzen. Es ist nicht nur an die Aufnahme von Schwenkbewegungen in einem kleinen Winkelbereich oder auch an Drehbewegungen gedacht, sondern es können auch Vibrationen, Wechselbewegungen und durch Schwingungen verursachte Bewegungen aufgenommen bzw. ausgeglichen werden.

Ein Kugelgelenk der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE-PS 28 10 238 bekannt. Der eine hohle Leitungsabschnitt endet dabei in einer Außenkugel und wird von einem Gegenleitungsabschnitt umschlossen, der hier weitgehend zylindrische Ausbildung aufweist. Auch der Gegenleitungsabschnitt ist hohl ausgebildet, wobei in Verbindung mit dem hohlen Leitungsabschnitt der von dem Medium durchströmte Durchflußraum im Innern gebildet wird. In dem Zwischenraum zwischen der Außenkugel und der inneren Fläche des Gegenleitungsabschnitts sind hier zwei Dichtungen angeordnet, die symmetrisch zueinander ausgebildet und angeordnet sind und durch einen axial verspannbaren Flansch angepreßt bzw. nachgestellt werden können. Nur die eine Dichtung ist dabei unmittelbar dem Druck des Mediums im Durchflußraum ausgesetzt, wobei diese Dichtung eine kreisförmige Wirkfläche umschließt, auf der sich der Druck des Mediums auswirkt. Infolge dieses Drucks auf diese Wirkfläche entsteht eine axial gerichtete Kraft, die bestrebt ist, den hohlen Leitungsabschnitt aus dem Gegenleitungsabschnitt herauszutreiben. Diese Kraft wird hier durch den axial verspannbaren Flansch über die andere der beiden Dichtungen aufgenommen. Zwischen den Dichtungen und der Außenkugel des hohlen Leitungsabschnitts werden bei nicht bewegtem Kugelgelenk infolge der erheblichen Flächenpressungen Haftungskräfte übertragen, die bei einer einsetzenden Bewegung, z. B. Winkelverschwenkung, erst überwunden, also losgebrochen werden müssen, damit die Bewegung einsetzen kann. Diese Kräfte können sehr groß werden, insbesondere dann, wenn eine gute Schmierung der Dichtflächen nicht mehr vorhanden oder verlorengegangen ist. Die erforderlichen und zu überwindenden Losbrechkräfte steigen auch in erheblichem Umfang mit der Größe des Drucks des Mediums, welches durch das Kugelgelenk geleitet wird. Sie sind darüberhinaus natürlich auch von der absoluten Größe der Kreisfläche, die durch die Dichtung eingeschlossen wird, abhängig.

Aus dem DE-GM 79 07 647 ist ein Kugelgelenk bekannt, bei welchem der hohle Leitungsabschnitt ebenfalls in einer Außenkugel endet und von einem Gegenleitungsabschnitt umgeben ist, der eine weitgehend zylindrische Innenfläche aufweist. Aus diesem Grund ist hier die den Durchflußraum abdichtende Dichtung auf ihrem größtmöglichen Durchmesser angeordnet, nämlich entsprechend dem Außendurchmesser der Außenkugel. Hierdurch wird die vom Druck des Mediums beaufschlagte kreisförmige Wirkfläche in nachteiliger Weise maximal groß. Die hierdurch verursachte Axialkraft wird durch eine Kugellagerung aufgenommen. Eine solche Kugellagerung übt dann eine zufriedenstellende Wirkung aus, wenn z. B. eine kontinuierliche Drehbewegung zwischen Leitungsabschnitt und Gegenleitungsabschnitt aufgenommen werden soll. In diesem Fall kann sich an den Kugeln des Kugellagers auch ein Schmierfilm ausbilden, der entsprechend vorteilhaft ist. Sollen dagegen Vibrationen der Teile zueinander aufgenommen werden, dann bleibt die Ausbildung dieses Schmierfilms aus und es erfolgt mehr oder weniger ein Einwalzen der Kugeln des Kugellagers in die Gegenflächen, verbunden mit einer Zerstörung dieser Lagerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgelenk der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Losbrechkräfte zwischen Leitungsabschnitt und Gegenleitungsabschnitt, die bei einer einsetzenden Bewegung überwunden werden müssen, reduziert werden, so daß das Kugelgelenk bei Schwenk- und/oder Drehbewegungen - auch bei Vibrationen, Wechselbewegungen u. dgl. - leichter auf die betreffende Bewegung anspricht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen Außenkugel und Gegenleitungsabschnitt zwei weitere Dichtungen vorgesehen sind, die zur Bildung einer kreisringförmigen zweiten Wirkfläche, die der kreisförmigen ersten Wirkfläche entgegengerichtet angeordnet ist, auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind, und daß die zweite Wirkfläche über einen Kanal an den Durchflußraum angeschlossen ist. Es wird damit eine druckentlastete Lagerung des Leitungsabschnitts in dem Gegenleitungsabschnitt angestrebt. Es wird eine zweite Wirkfläche, nämlich eine Kreisringwirkfläche, geschaffen; diese wird mit Druck über einen Kanal beaufschlagt, wobei der Kanal andererseits an den Durchflußraum angeschlossen ist. Es kann insoweit direkt der auch im Durchflußraum herrschende Druck an der zweiten Wirkfläche zur Auswirkung gebracht werden. Es ist auch möglich, durch Einschaltung eines Druckübersetzers einen übersetzten Druck zu schaffen und diesen dann an der zweiten Wirkfläche so zur Einwirkung zu bringen, daß die daraus resultierende Kraft der über die erste kreisförmige Wirkfläche einwirkenden Kraft entgegengerichtet ist. Damit ergibt sich eine Kraftdifferenz, die auch gänzlich verschwinden kann, wenn beide Kräfte auch dem Betrag nach gleich groß sind, so daß auf jeden Fall die bei einer einsetzenden Bewegung zu überwindenden Losbrechkräfte an der Lagerung zwischen Leitungsabschnitt und Gegenleitungsabschnitt entsprechend reduziert sind. Das Kugelgelenk kann insoweit einsetzenden Bewegungen leichter folgen. Die Beweglichkeit wird verbessert und die Beanspruchung der für die Realisierung des Kugelgelenks eingesetzten Materialien ist geringer. Die erfindungsgemäße Ausbildung läßt sich auch noch dann einsetzen, wenn nur ein geringer Abstand zwischen zwei aneinander anzuschließenden Aggregaten gegeben ist, der die Verwendung und den Einsatz eines Schlauchs unmöglich macht. Auch dabei kann das aufgezeigte Kugelgelenk noch auf kleinem Raum eingesetzt, und zwar für Einsatzfälle, bei denen entweder das eine Aggregat feststeht und das andere Aggregat schwenkt oder auch beide Aggregate mit unterschiedlicher Frequenz schwingen. Es ist natürlich auch möglich, das Kugelgelenk an einer Leitung mehrfach hintereinander zu verwirklichen, um auf diese Art und Weise aus Rohrleitungsstücken letztlich eine ähnliche Beweglichkeit zu erzielen, wie sie mit einem Schlauch möglich ist.

Bei realistischen Größenordnungen, wie sie für brauchbare Schlauch- und Rohrleitungen gegeben sind, gelingt es nicht, die kreisförmige Wirkfläche und die kreisringförmige Wirkfläche gleichgroß zu gestalten. Dies ist nur dann möglich, wenn die Kugelflächen einen sehr großen Durchmesser bekommen und der Durchflußraum einen vergleichsweise kleinen Durchmesser aufweist. In diesem Fall kann durch geschickte Plazierung der drei Dichtungen zueinander eine Flächengleichheit zwischen den beiden Wirkflächen erreicht oder auch nahezu erreicht werden. Aus anderen konstruktiven Gründen kann aber ein solch großer Durchmesser der Kugel, wie er hierfür erforderlich wäre, oft nicht gewählt werden.

Wenn die kreisförmige Wirkfläche möglichst klein und die kreisringförmige Wirkfläche möglichst groß ausgebildet sind, kommt man einem Kraftausgleich schon sehr nahe. Auch dabei wird die kreisförmige Wirkfläche aber immer noch größer sein als die kreisringförmige Wirkfläche. Infolgedessen muß eine der beiden Dichtungen, die die kreisringförmige Wirkfläche begrenzen, möglichst auf dem Außendurchmesser der Kugel angeordnet sein. Die die kreisförmige Wirkfläche begrenzende Dichtung ist auf möglichst kleinem Durchmesser anzuordnen, also möglichst im Anschluß an den zylindrischen Durchflußraum.

In dem Kanal kann ein Druckübersetzer angeordnet sein, der dafür sorgt, daß ein von dem Medium im Durchflußraum abgeleiteter, übersetzter Druck auf die zweite Wirkfläche einwirkt. Dabei ist es möglich, die Differenzkraft aus den beiden axial wirkenden Kräften an den Wirkflächen klein zu halten, damit die bei einer einsetzenden Bewegung zu überwindenden Losbrechkräfte auch entsprechend klein sind.

Als Druckübersetzer kann ein Differentialkolben vorgesehen sein, dessen gegensinnige Kolbenflächen im direkten Verhältnis zu dem Flächenverhältnis zwischen erster und zweiter Wirkfläche stehen können. Wenn die gegensinnigen Kolbenflächen in genau diesem direkten Verhältnis stehen, also direkt proportional dem Flächenverhältnis zwischen erster und zweiter Wirkfläche ausgebildet sind, dann wird eine kraftmäßig ausgeglichene Lagerung des Leitungsabschnitts in dem Gegenleitungsabschnitt erreicht. Die Differenzkraft verschwindet. Damit sind die Losbrechkräfte sehr gering. Durch die Druckbeaufschlagung der kreisförmigen ersten Wirkfläche mit dem Druck des Mediums im Durchflußraum wird eine in der einen Richtung wirkende Kraft auf die Außenkugel des Leitungsabschnitts erzeugt. Die gleichgroße und entgegengerichtete Kraft ergibt sich aus dem Produkt zwischen Kreisringfläche der zweiten Wirkfläche in Axialrichtung und dem auf diese Wirkfläche einwirkenden übersetzten Druck.

Im Kanal zwischen Druckübersetzer und zweiter Wirkfläche kann ein Speicher für Druckmedium vorgesehen sein. Dieser Speicher kann mit dem gleichen Druckmedium gefüllt werden, welches auch durch den Durchflußraum geleitet wird. Es ist aber auch möglich, ein anderes Druckmedium in den Speicher einzuführen und damit den betreffenden Teil des Kanals zwischen Druckübersetzer und zweiter Wirkfläche mit einem anderen Medium zu füllen, welches z. B. andere Zähigkeitswerte aufweist und insoweit eine geringere Leckrate bezüglich der Dichtungen aufweist, die die zweite Wirkfläche umschließen. Der Speicher wird in Abhängigkeit von der zu erwartenden Leckrate und der gewünschten Einsatzdauer des Kugelgelenks dimensioniert.

Es ist aber auch möglich, an den Speicher eine absperrbare Nachfülleitung anzuschließen, so daß es möglich wird, in entsprechenden zeitlichen Abschnitten den Speicher mit Medium neu aufzufüllen und insoweit Leckagen auszugleichen und die Gebrauchsdauer des Kugelgelenks jeweils zu verlängern.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen Durchflußraum und zweiter Wirkfläche ein Rückschlagventil vorgesehen, welches den Druckübersetzer überbrückt. Das Rückschlagventil ist dabei so angeordnet, daß es in Richtung von dem Durchflußraum auf die zweite Wirkfläche hin öffnet, dagegen die umgekehrte Durchflußrichtung sperrt. Das Rückschlagventil wird dann eingesetzt, wenn in dem Kanal zwischen Druckübersetzer und zweiter Wirkfläche das gleiche Medium zur Anwendung kommt wie auch im Durchflußraum. Über das Rückschlagventil kann dann bei entsprechend einwirkenden Drücken aus dem Durchflußraum heraus ein Nachfüllen und ein Ergänzen des durch Leckagen an den Dichtungen, die die zweite Wirkfläche umschließen, entstehenden Verlusts erfolgen.

Der Kanal zwischen dem Nachfüllraum und der zweiten Wirkfläche kann entweder an dem Leitungsabschnitt oder aber auch an dem Gegenleitungsabschnitt realisiert werden. Es ist auch möglich, zwei separate Kanäle vorzusehen, von denen einer im Leitungsabschnitt und der andere im Gegenleitungsabschnitt angeordnet sind. Das Rückschlagventil ist dann zweckmäßig in diesem zusätzlichen Kanal zwischen Durchflußraum und zweiter Wirkfläche vorgesehen, während der Druckübersetzer in dem Kanal angeordnet ist, der sich im Gegenleitungsabschnitt befindet und hier den Durchflußraum mit der zweiten Wirkfläche verbindet.

Zwischen Durchflußraum und Druckübersetzer kann im Kanal eine Drossel vorgesehen oder der Kanal als eine solche Drossel ausgebildet sein. Das Rückschlagventil ist in seinem Kanal von der Seite des Durchflußraums her ungedrosselt anströmbar, so daß bei einem einsetzenden und sich erhöhenden Druck im Durchflußraum zunächst das Rückschlagventil aufgedrückt und Leckageverluste ersetzt werden, worauf erst anschließend über die Drossel sich dieser Druck auf der größeren Fläche des Differentialkolbens auswirken kann, so daß dann bei geschlossenem Rückschlagventil der erhöhte Druck auf die zweite Wirkfläche wirksam wird.

Dem Differentialkolben des Druckübersetzers kann auch eine Rückführfeder zugeordnet sein, deren Vorspannung bei Festlegung des Flächenverhältnisses mit berücksichtigt ist. Dies bedeutet, daß die Rückführfeder eine gewisse Vorspannkraft aufweist, wie sie zur Rückführung des Differentialkolbens in die Ausgangslage, möglichst gegen einen Anschlag, erforderlich ist. Bei dieser Rückführung öffnet auch das Rückschlagventil und es können Leckageverluste im Bereich der zweiten Wirkfläche ausgeglichen werden. Diese Kraft der Rückführfeder geht natürlich in die Kräftebilanz ein und zwingt dazu, die der zweiten Wirkfläche zugekehrte Kolbenfläche des Differentialkolbens etwas kleiner auszubilden, als es dem Flächenverhältnis der beiden Wirkflächen zueinander entspricht.

Vorzugsweise ist die Fläche des Gegenleitungsabschnitts, die mit der Außenkugel des Leitungsabschnitts in Wirkverbindung tritt - zumindest im Bereich der Dichtungen -, als Innenkugel ausgebildet. Dabei sollte aus Montagegründen der Gegenleitungsabschnitt geteilt ausgebildet sein, wobei durch diese Teilungsfuge gleichzeitig die Möglichkeit besteht, einen mit Luft gefüllten Raum an dem Differentialkolben an die Atmosphäre anzuschließen.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Kugelgelenk in einer ersten Ausführungsform, bei der die Losbrechkräfte reduziert sind,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Kugelgelenk in einer zweiten Ausführungsform, bei der eine kraftmäßig ausgeglichene Lagerung des Leitungsabschnitts im Gegenleitungsabschnitt erzielt wird,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des Kugelgelenks mit einem einen einen Druckübersetzer überbrückenden Rückschlagventil und

Fig. 4 ein Kugelgelenk ähnlich Fig. 3 in Weiterbildung.

Das in Fig. 1 dargestellte Kugelgelenk weist einen Leitungsabschnitt 1 und einen Gegenleitungsabschnitt 2 auf, wobei Leitungsabschnitt 1 und Gegenleitungsabschnitt 2 an sich in den unterschiedlichsten Weisen abseits des Kugelgelenks ausgebildet sein können. Für die vorliegende Erfindung kommt es nur auf die Ausbildung im Bereich des Gelenks an. Leitungsabschnitt 1 und Gegenleitungsabschnitt 2 sind auf jeden Fall hohl ausgebildet und schließen einen Durchflußraum 3 ein, durch den ein Medium unter Druck in der einen oder anderen Richtung geleitet wird. Der Leitungsabschnitt 1 endet im Gegenleitungsabschnitt 2 in Form einer Außenkugel 4, während zwei Teile 5 und 6, aus denen der Gegenleitungsabschnitt 2 im wesentlichen besteht, eine korrespondierende Innenkugel 7 bilden, die an die Außenkugel 4 dimensionsmäßig angepaßt ist. Die beiden Teile 5 und 6 können über eine nur in Form einer Mittellinie angedeutete Schraubverbindung 8, beispielsweise durch eine Reihe von Durchdringungsschrauben, aneinandergehalten sein. Der Teil 5 des Gegenleitungsabschnitts 2 besitzt eine konische Ausnehmung 9, so daß eine Schwenkbeweglichkeit des Leitungsabschnitts 1 gegenüber dem Gegenleitungsabschnitt 2 gegenüber einer gemeinsamen fluchtenden Achse 10, wie angedeutet, gegeben ist. Es kann sich dabei um einen Winkel in der Größenordnung von 3 bis 5° handeln. Damit ist eine Schwenkbeweglichkeit gegeben. Es ist natürlich auch möglich, eine Drehbewegung des Leitungsabschnitts 1 relativ zum Gegenleitungsabschnitt 2, etwa um die Achse 10, zu verwirklichen.

An dem Teil 6 des Gegenleitungsabschnitts 2 ist eine erste Dichtung 11 vorgesehen, die entsprechend ihrem Durchmesser eine kreisförmige erste Wirkfläche 12 einschließt. Es handelt sich dabei um eine in Richtung der Achse 10 projizierte Wirkfläche 12, die vom Druck p, wie er im Durchflußraum 3 beim Durchleiten von unter Druck stehendem Medium auftritt, einwirkt. Gemäß dem Produkt aus Wirkfläche 12 und Druck p ergibt sich auf den Leitungsabschnitt 1 bzw. entgegengesetzt auch auf den Gegenleitungsabschnitt 2 eine in Richtung der Achse 10 wirkende Kraft, die bei festgehaltenem Gegenleitungsabschnitt 2 bemüht ist, den Leitungsabschnitt 1 aus der Lagerung am Gegenleitungsabschnitt 2 herauszudrücken.

An dem Gegenleitungsabschnitt 2, und zwar hier an seinem Teil 5, sind zwei weitere Dichtungen 13 und 14 vorgesehen, die, wie ersichtlich, auf einem unterschiedlichen Durchmesser angeordnet sind, so daß zwischen diesen beiden Dichtungen 13 und 14 - gesehen in Richtung der Achse 10 - eine kreisringförmige Wirkfläche 15 gebildet wird. Diese zweite Wirkfläche 15 ist über einen Kanal 16 an den Durchflußraum 3 angeschlossen, so daß die Wirkfläche 15 auch insoweit mit dem Druck p aus dem Durchflußraum 3 beaufschlagt ist. Aus dieser Beaufschlagung resultiert eine Kraft entsprechend dem Produkt aus Wirkfläche 15 und Druck p, die der zunächst beschriebenen ersten Kraft entgegengerichtet ist. Aus konstruktiven Gründen wird es bei entsprechender Beweglichkeit von Leitungsabschnitt 1 und Gegenleitungsabschnitt 2 zueinander nicht gelingen, die Wirkfläche 15 gleich groß wie die Wirkfläche 12 auszubilden. Die Wirkfläche 12 wird immer größer sein als die Wirkfläche 15, es sei denn, man gestaltet den Kugeldurchmesser sehr groß und kann die Dichtungen 11, 13, 14 dann geometrisch so anordnen, daß tatsächlich Flächengleichheit gegeben ist. Im allgemeinen wird dies jedoch durch andere konstruktive Bedingungen verhindert. Zur besseren Einwirkung des Drucks und entsprechenden Beaufschlagung der Wirkfläche 15 weist die Außenkugel 4 eine umlaufende Nut 17 auf, die an der Stelle angeordnet ist, an welcher der Kanal 16 in die Außenkugel 4 einmündet. Durch die beiden beschriebenen und entgegengerichteten Kräfte wirkt auf die Lagerung des Leitungsabschnitts 1 im Gegenleitungsabschnitt 2 nur eine entsprechende Differenzkraft, die als Losbrechkraft bei einsetzenden Bewegungen der Teile zueinander überwunden werden muß. Dies ist bereits von erheblichem Vorteil. Die Dichtungen 11, 13, 14 können in entsprechenden Nuten im Bereich der Innenkugel 7 untergebracht sein, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist; es ist natürlich auch möglich, die Nuten und damit die Dichtungen an der Außenkugel 4 anzuordnen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Kanal 16, der den Leitungsabschnitt 1 durchsetzt, weggelassen und es ist ein Kanal 18 auch hier zwischen dem Durchflußraum 3 und der zweiten Wirkfläche 15 vorgesehen, der jedoch die beiden Teile 5 und 6 des Gegenleitungsabschnitts 2 durchsetzt. Funktionsmäßig besteht an sich kein Unterschied zwischen dem Kanal 16 und dem Kanal 18. Lediglich um diese beiden Kanäle unterscheiden zu können, sind hier zwei unterschiedliche Bezugszeichen gewählt.

In dem Kanal 18 ist ein Druckübersetzer 19 in Form eines Differentialkolbens 20 untergebracht, der eine große Kolbenfläche 21 und eine kleine Kolbenfläche 22 aufweist, wobei der Differentialkolben 20 in zwei gegeneinander abgesetzten Bohrungen 23 und 24 in den Teilen 6 und 5 des Gegenleitungsabschnitts 2 vorgesehen und gelagert ist. Der Differentialkolben 20 liegt mit seiner größeren Kolbenfläche 21 an einem Anschlag 25 am Ende der Bohrung 23 an. Der Differentialkolben ist, wie dargestellt, mit den beiden Dichtungen 26 und 27 versehen. Infolge seiner Ausbildung als Differentialkolben ist ein Ausgleichsraum 28 gebildet, der an eine Trennfuge 29 zwischen den Teilen 5 und 6 anschließt, so daß der Ausgleichsraum 28 damit an die Atmosphäre angeschlossen ist. Dieser Ausgleichsraum 28 ist mit Luft gefüllt und über die Dichtungen 26 und 27 gegenüber dem Medium im Durchflußraum 3 abgesperrt. Zwischen dem Druckübersetzer 19 und der zweiten Wirkfläche 15 ist ein Speicher 30 vorgesehen, der mit einem hydraulischen Medium gefüllt wird, welches entweder dem Medium im Durchflußraum 3 entspricht oder auch nicht. Es kann insbesondere ein Medium mit einer kleineren Zähigkeit gewählt werden, so daß die notwendigerweise eintretenden Leckverluste über die Dichtungen 13 und 14 verkleinert sind. Die Größe des Speichers 30 ist auf die vorgesehene Lebens- bzw. Einsatzdauer abgestimmt. Zusätzlich kann eine Nachfülleitung 31 im Teil 5 vorgesehen sein, die zu dem Speicher 30 führt und über einen Nippel 32 mit eingebautem Rückschlagventil gewöhnlich abgeschlossen ist. Über diesen Nippel 32 kann Medium in den Speicher 30 nachgefüllt werden, wenn dieses durch Leckverluste an den Dichtungen 13 und 14 ganz oder teilweise verlorengegangen ist.

Die Funktion der Ausführungsform des Kugelgelenks gemäß Fig. 2 ist folgende: Bei der Montage der Teile wird der Differentialkolben 20 in seine unterste Stellung gebracht, in welcher die Kolbenfläche 21 an dem Anschlag 25 anliegt. Der Speicher 30 mit dem betreffenden Teil des Kanals 18 bis zur zweiten Wirkfläche 15 sowie ggf. die vorhandene Nachfülleitung 31 werden entlüftet und mit einem hydraulischen Medium gefüllt. Das Kugelgelenk ist dann einsatzfähig. Sobald das Kugelgelenk entsprechend angeschlossen ist und sich im Durchflußraum 3 ein Druck p aufbaut, wird sich dieser Druck p einerseits auf die erste Wirkfläche 12 auswirken und andererseits auch über den zu der größeren Kolbenfläche 21 führenden Teil des Kanals 18 fortpflanzen, so daß vermittels des Differentialkolbens 20 und seiner kleineren Kolbenfläche 22 im Speicher 30 und damit letztendlich auch auf der Wirkfläche 15 ein entsprechend übersetzter größerer Druck p₁ einwirkt. Wenn das Flächenverhältnis zwischen der größeren Kolbenfläche 21 und der kleineren Kolbenfläche 22 genauso gewählt ist wie das Flächenverhältnis zwischen der Wirkfläche 12 und der Wirkfläche 15, sind die beiden einander entgegengerichteten Kräfte auf die Außenkugel 4 des Leitungsabschnitts 1 gleichgroß, so daß eine kraftentlastete Lagerung erzielt wird. Durch Leckverluste über die Dichtungen 13 und 14 wird mit zunehmender Gebrauchsdauer der Differentialkolben 20 einen entsprechenden Weg nach oben zurücklegen und mit seiner kleineren Kolbenfläche 22 mehr oder weniger weit in den Speicher 30 einragen. Wenn der Druck p im Durchflußraum 3 abgebaut wird, verändert sich die Lage des Differentialkolbens 20 - inkompressible Medien vorausgesetzt - nicht mehr. Nach Ablauf der entsprechenden Einsatzzeit muß über die Nachfülleitung 31 der Speicher 30 wieder nachgefüllt werden, wobei dabei gleichzeitig der Differentialkolben 20 wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt wird, in welche er mit der größeren Kolbenfläche 21 an dem Anschlag 25 anliegt. Das Kugelgelenk kann dann wieder erneut für die entsprechende Gebrauchsdauer eingesetzt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist sowohl der Kanal 16 wie auch der Kanal 18 vorgesehen. Im Kanal 18 ist der Druckübersetzer 19 eingeschaltet. Im Kanal 16 ist ein Rückschlagventil 33 eingebaut, und zwar in der angegebenen Einbaurichtung. Wie ersichtlich, handelt es sich um eine Parallelschaltung zwischen Druckübersetzer 19 und Rückschlagventil 33, jedenfalls zwischen dem Durchflußraum 3 und der zweiten Wirkfläche 15 zwischen den Dichtungen 13 und 14. Der Druckübersetzer 19 ist gleichsam über das Rückschlagventil 33 in einen parallelen Zweig überbrückt. In dem Teil des Kanals 18, der von dem Durchflußraum 3 zu der größeren Kolbenfläche 21 des Differentialkolbens 20 führt, ist eine Drossel 34 eingeschaltet. Es ist auch möglich, diesen Teil des Kanals 18 insgesamt als enge Bohrung auszubilden. Wie ersichtlich, fehlt hier die Nachfülleitung 31. Das Nachfüllen wird dadurch bewirkt, daß das Rückschlagventil 33 aus dem Durchflußraum 3 heraus ungedrosselt angeströmt werden kann, so daß bei einem einsetzenden Druckaufbau im Durchflußraum 3 zunächst Leckverluste im Speicher 30 bzw. in dem betreffenden Abschnitt des Kanals 18 zwischen Druckübersetzer 19 und Wirkfläche 15 über den Kanal 16 ausgeglichen werden. In zeitlicher Abstimmung durch die Drossel 34 erfolgt dann verzögert der Druckaufbau auf der größeren Kolbenfläche 21, wodurch das Rückschlagventil 33 nach seinem Schließen auf seinen Sitz gepreßt wird und der Aufbau des übersetzten Drucks im Speicher 30 und damit der zweiten Wirkfläche 15 erfolgt. Bei diesem Nachfüllen über das Rückschlagventil 33 wird auch der Differentialkolben 20 an seinen Anschlag 25 zurückgeführt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 stellt eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 3 dar. Es fehlt hier die Drossel 34 zwischen dem Durchflußraum 3 und dem Druckübersetzer 19. Es ist in dem Ausgleichsraum 28 eine Rückführfeder 35 vorgesehen, die mit entsprechender Vorspannkraft eingebaut ist. Diese Rückführfeder 35 hat die Aufgabe, einerseits ein Nachsaugen von Medium über das sich öffnende Rückschlagventil 33 zu bewirken und insoweit Leckverluste über die Dichtungen 13 und 14 auszugleichen. Andererseits legt diese Rückführfeder 35 aber auch eine zeitliche Reihenfolge im Druckaufbau am Druckübersetzer 19 fest, so daß sie eine ähnliche Funktion ausübt wie die Drossel 34 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3. Die Vorspannkraft der Rückführfeder 35 muß natürlich im Kräftegleichgewicht des Übersetzers 19 entsprechend berücksichtigt werden, wenn die Druckübersetzung in der Weise erfolgen soll, daß letztendlich ein Kraftausgleich an den Wirkflächen 12 und 15 resultiert.

Bezugszeichenliste

 1 Leitungsabschnitt
 2 Gegenleitungsabschnitt
 3 Durchflußraum
 4 Außenkugel
 5 Teil
 6 Teil
 7 Innenkugel
 8 Schraubverbindung
 9 Ausnehmung
10 Achse
11 Dichtung
12 Wirkfläche
13 Dichtung
14 Dichtung
15 Wirkfläche
16 Kanal
17 Nut
18 Kanal
19 Druckübersetzer
20 Differentialkolben
21 Kolbenfläche
22 Kolbenfläche
23 Bohrung
24 Bohrung
25 Anschlag
26 Dichtung
27 Dichtung
28 Ausgleichsraum
29 Trennfuge
30 Speicher
31 Nachfülleitung
32 Nippel
33 Rückschlagventil
34 Drossel
35 Rückführfeder

Claims (10)

1. Kugelgelenk für eine ein unter Druck stehendes Medium führende Leitung mit einem in einer Außenkugel endenden hohlen Leitungsabschnitt und einem die Außenkugel umschließenden hohlen Gegenleitungsabschnitt, wobei die Außenkugel in dem Gegenleitungsabschnitt in einem Winkelbereich schwenkbar und/oder drehbar gelagert ist und zwischen Außenkugel und Gegenleitungsabschnitt im Anschluß an den Durchflußraum eine Dichtung vorgesehen ist, die eine kreisförmige Wirkfläche umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Außenkugel (4) und Gegenleitungsabschnitt (2) zwei weitere Dichtungen (13, 14) vorgesehen sind, die zur Bildung einer kreisringförmigen zweiten Wirkfläche (15), die der kreisförmigen ersten Wirkfläche (12) entgegengerichtet ist, auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind, und daß die zweite Wirkfläche (15) über einen Kanal (16, 18) an den Durchflußraum (3) angeschlossen ist.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Wirkfläche (12) möglichst klein und die kreisringförmige Wirkfläche (15) möglichst groß ausgebildet sind.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (18) ein Druckübersetzer (19) angeordnet ist.

4. Kugelgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckübersetzer (19) ein Differentialkolben (20) vorgesehen ist, dessen gegensinnige Kolbenflächen (21, 22) im direkten Verhältnis zu dem Flächenverhältnis zwischen erster und zweiter Wirkfläche (12, 15) stehen.

5. Kugelgelenk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Kanal (18) zwischen Druckübersetzer (19) und zweiter Wirkfläche (15) ein Speicher (30) für Druckmedium vorgesehen ist.

6. Kugelgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Speicher (30) eine absperrbare Nachfülleitung (31) angeschlossen ist.

7. Kugelgelenk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Durchflußraum (3) und zweiter Wirkfläche (15) ein Rückschlagventil (33) vorgesehen ist, welches den Druckübersetzer (19) überbrückt.

8. Kugelgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (33) in einem zusätzlichen Kanal (16) zwischen Durchflußraum (3) und zweiter Wirkfläche (15) vorgesehen ist.

9. Kugelgelenk nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Durchflußraum (3) und Druckübersetzer (19) im Kanal (18) eine Drossel (34) vorgesehen oder der Kanal (18) als eine solche Drossel ausgebildet ist.

10. Kugelgelenk nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differentialkolben (20) des Druckübersetzers (19) eine Rückführfeder (35) zugeordnet ist, deren Vorspannung bei Festlegung des Flächenverhältnisses berücksichtigt ist.