DE4141064C1 - Joint compensator for gas or liq. pipelines - has annular faces on either housing side formed by rings, closing housing sides and connectable to peripheral housing flange - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gelenk-Kompensator für insbe­ sondere zum Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien vorgesehene Rohrleitungen, der mindestens aus an die Rohrleitungsenden anzuschließenden und mit einem Kompensatorbalg verbundenen Anschweißenden besteht, wobei die Anschweißenden mit ringartig umlaufenden Anschlägen versehen sind, die auf der dem Kompensator abgewandten Seite eine Kugelzone oder -fläche aufweisen und ein aus seitlichen Ringflächen und einer Mantelfläche bestehendes Gehäuse vorgesehen ist, wobei die Ringflächen mit den Kugelzonen oder -flächen der Anschläge korrespondierende Zonen aufweisen und der Mittelpunkt des die Kugelzone oder -fläche bildenden Kreises in der Rohrleitungsachse zwischen den Anschlägen liegt, nach Patent 41 21 265.

Die gattungsgemäße Ausführung eines jede Winkelbewegung aufnehmenden Gelenk-Kompensators ist im Rahmen gewisser Anwendungen mit dem Nachteil behaftet, daß bedingt durch zwei jeweils miteinander korrespondierende Kugelzonen oder -flächen eine Undichtigkeit gegenüber Gasen und Flüssigkeiten, insbesondere bei entsprechenden Drücken, nicht ausgeschlossen werden kann.

Eine weitere Schwierigkeit besteht in der teilweise aufwendigen Fertigung bzw. dem Zusammenbau des Kompensa­ tors mit dem Gehäuse sowie in der Durchführung von Repa­ raturen.

Eine gewisse Problematik ergibt sich durch die Einheit von Rohranschweißende und Anschlag, wobei das einteilige Her­ stellen durch Drehen einen erheblichen Kostenaufwand verursacht. Darüber hinaus muß bei einer Beschädigung der Kugelzone oder -fläche ein vollständiger Austausch von Anschweißende und Anschlag vorgenommen werden.

Die bisherige Verbindung des Gehäuses mit den seitlichen Ringflächen erfordert auch bei Reparaturen des Kompensa­ torbalgs ein kompliziertes Entfernen und Wieder­ zusammensetzen des gesamten Gehäuses.

Das Aufeinandergleiten von miteinander korrespondierenden Kugelzonen oder -flächen, auch unter Berücksichtigung ei­ ner beispielsweise Graphitbeschichtung, erlaubt keine ab­ solute Dichtigkeit und schließt somit die Verwendung des Gehäuseinnenraumes zur Kontrolle und Überwachung aus, zumal der sich bildende Spalt der aufeinander gleitenden Flächen nicht durch Nachstellen der aufeinander gleitenden Teile ausgeglichen werden kann.

In Weiterbildung des Hauptpatentes P 41 21 265 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gelenk-Kompensator zu schaffen, bei dem die sich gegeneinander bewegenden Teile, und zwar die mit den Rohranschweißenden verbunde­ nen, mit Kugelzonen oder -flächen versehenen Anschläge, und die das Gehäuse seitlich begrenzenden Ringflächen eine umfassende Dichtung bilden, daß die Einzelteile aus­ tauschbar sind und somit die gesamte Einheit reparatur­ freundlich gestaltbar ist, und daß letztlich der Gehäuse­ innenraum zur ständigen Kontrolle und Überwachung nutzbar gemacht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ringflächen beiderseits des Gehäuses durch mit einem umlaufenden Gehäuseflansch verbindbaren, das Gehäuse an den Seiten abschließenden Ring gebildet werden, und daß die Ringe mit den Kugelzonen- oder flächen der Anschläge korre­ spondierende Kegelflächen aufweisen.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt zunächst in der unterschiedlichen Ausführung der aufeinander gleiten­ den Flächen. Die kegelförmigen Flächen, die auf den Kugel­ zonen oder -flächen der wie immer ausgeführten Anschläge gleiten, bilden bei jeder Bewegung mindestens eine linienartige ringförmige Berührung zwischen den sich bewegenden Elementen, die durch eine Vorspannung in Verbindung mit unterschiedlichen Werkstoffen von einem linienförmigen in einen bandförmigen, breiteren abdich­ tenden Kontakt erweiterbar ist.

Dadurch bildet das den Gelenk-Kompensator übergreifende Gehäuse unabhängig von der Erfordernis für die Aufnahme von Winkelbewegungen der Rohrleitungen einen absolut dichten Schutzraum, der abgesehen von seiner Bedeutung für den Umweltschutz zur ständigen Kontrolle und Überwachung genutzt werden kann.

Ein derartig dichter Schutzraum kann beispielsweise als Vakuum oder mit Gas und Flüssigkeiten befüllt und mit entsprechenden Kontroll- und Meßgeräten ausgerüstet durch entsprechende Anzeige eventuell mit akustischer Unter­ stützung auf die Zerstörung des Kompensator-Balges hinwei­ sen.

Der weitere Vorteil der Erfindung, daß sowohl die seitli­ chen Ringlfächen als auch die Anschläge lösbar und aus mehreren Teilen zusammengesetzt ausgebildet sind, gestal­ tet die gesamte Einheit reparaturfreundlich, wobei Ein­ zelteile ohne großen Aufwand austauschbar sind.

Eine besondere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, daß unter Berücksichtigung des Aufeinandergleitens von Kegel- auf Kugelflächen die Ver­ wendung unterschiedlicher Werkstoffe das Gleitvermögen und die Dichtigkeit erheblich erhöhen und darüber hinaus auch eine gewisse Elastizität die Möglichkeit der Einbeziehung einer Vorspannung erlaubt.

Abgesehen von vielen vorstellbaren Werkstoffen oder Werk­ stoffkombinationen für die aufeinander gleitenden Teile, wie Teflon/Edelstahl, Edelstahl/Edelstahl oder den Erfordernissen angepaßte Kunststoffkombinationen und Be­ schichtungen, ist es für die vorgesehene Verwendung von Ge­ lenkkompensatoren vorteilhaft, den jeweils den Anschlag bildenden, in einem Winkelring austauschbar einsetzbaren Ring aus Kunststoff herzustellen.

Für die Auswahl des Kunststoffes oder eines anderen Werk­ stoffs sind die in den Rohrleitungen zu fördernden Medien bzw. die Umgebungsverhältnisse der Rohrleitungen zu berücksichtigen.

Die unter Einbeziehung der verwendeten Werkstoffe ange­ sprochene, verbesserte Dichtwirkung ist durch die spe­ zielle Ausbildung der die seitlichen Gehäusebereiche bildenden mit dem Gehäuse verbundenen Flansche sowie der an die Flansche anschraubbaren die Kegelflächen aufwei­ senden Ringe möglich. Über die Schrauben kann bei Bedarf eine entsprechende Vorspannung erzielt werden, wobei durch Bewegung eines Rohrleitungsendes die Kräfte jeweils in vollem Umfang ringförmig verteilt übertragen werden.

Ergänzend zu der Gestaltung der Anschläge aus aus­ wechselbaren Kunststoffringen und angeschweißten Win­ kelringen muß noch herausgestellt werden, daß die Rundum­ schweißung eines gering dimensionierten Winkelringes die gleichmäßige thermische Ausdehnung der Rohrleitung nur umwesentlich behindert.

Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, daß die erfindungsgemäß senkrecht zum Radius der Kugelzone oder -fläche verlaufende Kegelfläche eine andere, bei­ spielsweise entgegen der Kugelzone abgerundete oder eine andere beliebige Form aufweisen kann, die den Erhalt der gewünschten Dichtwirkung, das Gleiten und die geforderte Kraftübertragung gewährleisten kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt und wird im nachfolgenden näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel ei­ nes Gelenk-Kompensators,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Gelenk-Kompensator mit einem abgewinkelten Rohrleitungsende und

Fig. 3 eine Detaildarstellung der aufeinander gleiten­ den Kugel/Kegelflächen nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 in einem Schnitt wiedergegebene Gelenk- Kompensator ist als Ausführungsbeispiel über die An­ schweißenden 2 und daran über Schweißnähte 11 ange­ schweißte Stutzen 13 und entsprechende Flanschen 20, 19 mit den Rohrleitungsenden 1 verbunden. Zwischen den An­ schweißenden 2 ist der Kompensatorbalg 3 in Form eines Edelstahlwellrohres angeschweißt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeweils auf die ringförmigen Anschweißenden 2 ein Winkelring 16 auf­ geschweißt, in welchen austauschbar ein aus Kunststoff hergestellter Ring 17 einsetzbar ist, der auf seiner Außenfläche eine Kugelzone oder -fläche 5 aufweist.

Den Kompensatorbalg 3 sowie die Anschweißenden 2 teil­ weise übergreifend ist ein rohrartiges Gehäuse 8 mit einer Mantelfläche 7 und seitlichen Ringflächen 6 vorgesehen.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die seitlichen Ringflächen 6 durch an die Mantelfläche 7 seitlich angeschweißte Flansche 14 gebildet, an welche Schraubenbolzen 15 fest angeschweißt sind. Mittels der als Spannschrauben ausgebildeten Schrauben 15 ist an die Flansche 14 jeweils ein Ring 18 befestigbar, der zur Ku­ gelzone oder -fläche 5 hin eine Kegelfläche 9 aufweist.

Die Detaildarstellung dieser Anordnung, und zwar die Ver­ bindung der Anschläge 4 mit den seitlichen Ringflächen 6 ist in Fig. 3 wiedergegeben. Die Schraubenbolzen der Schrauben 15 sind in den Flanschen 14 durch Anschweißen fest installiert. Zwischen den Flanschen 14 und den Ringen 18 sind zur Erhöhung oder Einstellung der Vorspannung nicht näher bezeichnete Scheibenelemente eingelegt.

Der auf dem Rohranschweißende 2 befindliche Anschlag 4 besteht aus einem auf dem Rohranschweißende 2 aufge­ schweißten umlaufenden Winkelring 16, in welchen aus­ tauschbar der Ring 17 aus Kunststoff einsetzbar ist. Der Ring 17 weist eine Kugelzone oder -fläche 5 auf, die im Radius r einen Mittelpunkt M aufweist, der, wie Fig. 1 zeigt, in der Rohrleitungsachse A liegt. Die Kegelfläche 9 des Ringes 18 verläuft senkrecht zum Radius r. Die Anlage der Kegelfläche 9 auf der Kugelzone oder -fläche 5 gewährleistet bei geringster Vorspannung mindestens in der Betrachtung nach dem in Fig. 3 dargestellten Schnitt einen punktförmigen Kontakt zwischen den Flächen 5 und 9.

In der Fig. 2 ist eine Winkelbewegung des rechten Rohr­ leitungsendes 1 gegenüber dem linken Rohrleitungende 1 und das entsprechende Verhalten des Gelenk-Kompensators dargestellt. Die Kraftübertragung der Winkelbewegung wird in vollem Umfang in ringförmiger Übertragung gewähr­ leistet, wobei eine Gleitbewegung der Flächen 9 und 5 gegeneinander stattfindet.

Der die Mantelfläche 7 und die seitlichen Ringflächen 6 gegenüber dem Kompensatorbalg 3 gebildete Gehäuseinnenraum ist gasdicht abgeschlossen und kann, wie dies allerdings nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, mit entsprechenden Kontroll- und Meßgeräten versehen zur Über­ wachung von Undichtigkeiten verwendet werden.

 1 Rohrleitungsenden
 2 Rohranschweißenden
 3 Kompensatorbalg
 4 Anschlag
 5 Kugelfläche
 6 Ringfläche
 7 Mantelfläche
 8 Gehäuse
 9 Kegelfläche
11 Schweißnaht
13 Rohrstutzen
14 Gehäuseflansch
15 Schrauben
16 Winkelring
17 Ring
18 Ring
19 Flansch
20 Flansch

A Rohrleitungsachse
M Mittelpunkt
r Radius der Kugelzone

Claims (10)

1. Gelenk-Kompensator für insbesondere zum Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien vorgesehene Rohrleitungen, der mindestens aus an die Rohrlei­ tungsenden anzuschließenden und mit einem Kompen­ satorbalg verbundenen Anschweißenden besteht, wo­ bei die Anschweißenden mit ringartig umlaufenden Anschlägen versehen sind, die auf der den Kompen­ sator abgewandten Seite eine Kugelzone oder -flä­ che aufweisen, und ein aus seitlichen Ringflächen und einer Mantelfläche bestehendes Gehäuse vorge­ sehen ist, wobei die Ringflächen mit den Kugel­ zonen oder -flächen der Anschläge korre­ spondierende Flächen aufweisen und der Mittel­ punkt des die Kugelzone oder -fläche bildenden Kreises in der Rohrleitungsachse zwischen den An­ schlägen liegt nach Patent 41 21 265, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringflächen (6) beiderseits des Gehäuses (8) durch mit einem umlaufenden Ge­ häuseflansch (14) verbindbaren, das Gehäuse (8) an den Seiten abschließenden Ring (18) gebildet werden, und daß die Ringe (18) mit den Kugelzonen oder -flächen (5) der Anschläge (4) korrespondie­ rende Kegelflächen (9) aufweisen.

2. Gelenk-Kompensator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kegelflächen (9) als ebene Flächen ausgebildet sind, die senkrecht zum Ra­ dius (r) der Kugelzone oder -fläche (5) verlau­ fen.

3. Gelenk-Kompensator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die auf den Rohranschweißenden (2) vorgesehenen Anschläge (4) durch rundum auf­ geschweißte Winkelringe (16) und in diese aus­ wechselbar einsetzbare, eine Kugelzone oder -flä­ che (5) aufweisende Ringe (17) gebildet werden.

4. Gelenk-Kompensator nach den vorangehenden Ansprü­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflächen (6) des Gehäuses (8) als mit einem Flansch (14) mit dem Gehäuse (8) verbindbare und Kegelflächen (9) aufweisende Ringe (18) und die mit den Kegel­ flächen (9) aufweisenden Ringen (18) korres­ pondierenden, Kugelzonen oder -flächen (5) auf­ weisenden Anschläge (4) als austauschbar in Winkelringe (16) einsetzbare Ringe (17) ausge­ bildet sind.

5. Gelenk-Kompensator nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (17) aus Stahl oder Kunststoff oder einem ver­ gleichbaren Werkstoff, beispielsweise einem durch Glasfaser bewehrten Kunststoff herstellbar sind.

6. Gelenk-Kompensator nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die seitlichen Ringflächen (6) des Gehäuses (8) bil­ denden Gehäuseflansche (14) und Ringe (18) über Spannschrauben (15) miteinander verbindbar sind.

7. Gelenk-Kompensator nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Kompensatorbalg (3) umgebende Gehäuse (8) einsei­ tig starr, beispielsweise mit einem Rohran­ schweißende (2) verbunden ist, und die gegenüber­ liegende Seite des Gehäuses (8) mit einem aus um­ laufenden Gehäuseflansch (14) und Ring (18) mit einer Kegelfläche (9) bestehenden Ringfläche (6) und der korrespondierende Anschlag (4) mit einem Winkelring (16) und einem eine Kegelfläche (5) aufweisenden Ring (17) versehen sind.

8. Gelenk-Kompensator nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem umlaufenden Flansch (14) über Schrauben (15) ver­ bindbare und eine Kegelfläche (9) aufweisende Ring (18) aus Stahl, Kunststoff oder einem ver­ gleichbaren Werkstoff herstellbar ist.

9. Gelenk-Kompensator nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kom­ pensatorbalg (3) umgebende, durch das Gehäuse (8) und Seitenelemente (4, 6) begrenzte, sowie mit­ tels Kontroll- und Überwachungsgeräten überprüf­ bare Sicherheitsraum als Vakuum oder mit Innen­ druck durch Gas oder Flüssigkeit beaufschlagbar ausgebildet ist.

10. Gelenk-Kompensator nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegel­ fläche (9) als auf die Ringe (18) auftragbare Be­ schichtung ausgebildet ist.