DE60201184T2

DE60201184T2 - Gelenkige verbindung für das anschliessen zweier fluidleitungsrohre

Info

Publication number: DE60201184T2
Application number: DE60201184T
Authority: DE
Inventors: Jean-Yves Laubie
Original assignee: ACC La Jonchere SA
Current assignee: Safran Aerosystems SAS
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: ATE275711T1; WO2002084164A1; ES2229148T3; FR2823284A1; EP1377773B1; US20040178628A1; FR2823284B1; EP1377773A1; DE60201184D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkverbindung, die insbesondere dazu vorgesehen ist, zwei Rohrleitungen für flüssige und gasförmige Medien miteinander zu verbinden.
Solche Verbindungen werden in bestimmten Bereichen wie der Luftfahrt- oder Automobilindustrie verwendet, wenn es erforderlich ist, im Aufbau oder im Betrieb, einen Winkelbereich zwischen zwei Leitungen zu ermöglichen.
Aus dem Dokument US-A-5967565 ist eine Gelenkverbindung bekannt, welche die Sicherstellung einer solchen Verbindung ermöglicht, umfassend:

– eine Rohrmuffe, die ein im wesentlichen kugelförmiges Ende aufweist,
– ein Rohrelement, das in der Rohrmuffe aufgenommen wird und in Nähe seines Endes ein Schulterstück aufweist,
– einen inneren Ring, der auf das Rohrelement gestülpt ist, dessen Außenfläche im wesentlichen kugelförmig ist,
– ein elastisches Halterungselement, das zwischen die Rohrmuffe und das Rohrelement eingefügt ist, um das Schulterstück als Unterstützung gegen den inneren Ring so zu beanspruchen, dass sich die Außenfläche des inneren Rings in Gleitkontakt zu der Innenfläche des im wesentlichen kugelförmigen Endes der Rohrmuffe befindet und
– einen äußeren Ring, der auf das im wesentlichen kugelförmige Ende der Rohrmuffe gestülpt ist, dessen Innenfläche im wesentlichen kugelförmig ist sowie Rückhaltemittel des Rohrelements, um den äußeren Ring in einer Position zu halten, in der sich seine Innenfläche in Gleitkontakt zu der Außenfläche des im wesentlichen kugelförmigen Endes der Rohrmuffe befindet.

Bei dieser Gelenkverbindung des Standes der Technik erfüllen der innere und äußere Ring insbesondere eine Funktion der Dämpfung von Vibrationen, die von der Rohrmuffe auf das Rohrelement übertragen werden (und umgekehrt) und sind zu diesem Zweck aus einem elastischen Material hergestellt.
Diese Gelenkverbindung, welche zwei Freiheitsgrade aufweist, kann nur einwandfrei funktionieren, wenn sich das Schulterstück des Rohrelements, der innere Ring, das im wesentlichen kugelförmige Ende der Rohrmuffe, der äußere Ring und die Rückhaltemittel der Rohrverbindung in positivem Kontakt befinden, das heißt ohne Spiel.
Bei dieser Gelenkverbindung des Standes der Technik sind nun aber Beanspruchungen, die auf ein axiales oder radiales Verschieben der Rohrmuffe und der Rohrverbindung gegeneinander hinzielen, in der Lage den positiven Kontakt zu lösen, was zu einer verringerten Genauigkeit der Rotationsbewegung der Rohrmuffe bezüglich des Rohrelements, zum Auftreten von Vibrationen und Rückschlägen während des Betriebs, selbst zu einem Dichtigkeitsmangel der Gelenkverbindung führen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Gelenkverbindung, die insbesondere dazu vorgesehen ist, zwei Rohrleitungen für flüssige und gasförmige Medien miteinander zu verbinden, umfassend:

– eine Rohrmuffe, die ein im wesentlichen kugelförmiges Ende aufweist,
– ein Rohrelement, das in der Rohrmuffe aufgenommen wird und in Nähe seines Endes ein Schulterstück aufweist,
– einen inneren Ring, der auf das Rohrelement gestülpt ist, dessen Außenfläche im wesentlichen kugelförmig ist, und
– ein elastisches Halterungselement, das zwischen die Rohrmuffe und das Rohrelement eingefügt ist, um das Schulterstück als Unterstützung gegen den inneren Ring so zu beanspruchen, dass sich die Außenfläche des inneren Rings in Gleitkontakt zu der Innenfläche des im wesentlichen kugelförmigen Endes der Rohrmuffe befindet und
– einen äußeren Ring, der auf das im wesentlichen kugelförmige Ende der Rohrmuffe gestülpt ist, dessen Innenfläche im wesentlichen kugelförmig ist sowie Rückhaltemittel des Rohrelements, um den äußeren Ring in einer Position zu halten, in der sich seine Innenfläche in Gleitkontakt zu der Außenfläche des im wesentlichen kugelförmigen Endes der Rohrmuffe befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und äußere Ring aus einem starren Material gebildet sind.

Dank ihrer Starrheit können der innere und äußere Ring nicht zusammengedrückt werden, wodurch sichergestellt ist, dass es Beanspruchungen, die auf ein axiales oder radiales Verschieben der Rohrmuffe und der Rohrverbindung gegeneinander hinzielen, nicht gelingt, den angesprochenen positiven Kontakt zu lösen. Auf diese Weise können die erwähnten Nachteile überwunden werden.
Gemäß weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung:

– umfassen die Rückhaltemittel ein Ringstück, dessen eines Ende an dem Rohrelement befestigt ist und ein zweites Ende ein Schulterstück beschreibt, das den äußeren Ring in Position hält,
– umfasst das Ringstück ein im wesentlichen kugelförmiges Zwischenteil, welches das im wesentlichen kugelförmige Ende der Rohrmuffe ergänzt,
– ist das elastische Element derart mit wenigstens einem seiner Enden frei gegen eines der Verbindungselemente gestützt, ohne daran befestigt zu sein, dass eine axiale Rotation dieses Verbindungselements gegenüber dem elastischen Element und dem anderen Verbindungselement erlaubt wird,
– ist das elastische Element ausgewählt aus der Gruppe, die einen elastischen Balg, eine Schraubenfeder und eine Federscheibe umfasst,
– ist wenigstens einer der inneren und äußeren Ringe wenigstens teilweise aus einem Metall gebildet, das mit einer Auflage eines gleitenden Materials beschichtet ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die PTFE, Graphit und ein keramisches Material umfasst,
– umfasst wenigstens einer der inneren und äußeren Ringe einen Anteil, der mit einem der Schulterstücke zusammenwirkt, welcher aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe, die ein Metall, Graphit und ein keramisches Material umfasst, gebildet ist sowie einen Anteil, der mit dem im wesentlichen kugelförmigen Ende der Rohrmuffe zusammenwirkt, welcher aus einem gleitenden Material wie etwa PTFE gebildet ist,
– ist wenigstens einer der inneren und äußeren Ringe vollständig aus einem Material gebildet, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die Metall, PTFE, Graphit und ein keramisches Material umfasst,
– umfasst wenigstens eines der Verbindungselemente Rohrmuffe und Rohrelement eine Führungsschiene, die dazu vorgesehen ist, den Durchfluss des Mediums zu begünstigen.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und der angefügten Abbildung deutlich, deren einzige Figur eine axiale Schnittansicht der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung darstellt.
Sämtliche in der Folge beschriebenen Teile befinden sich in Umlaufsymmetrie um die Achse A der Verbindung (siehe Figur).
Die erfindungsgemäße Gelenkverbindung 1 umfasst eine Rohrmuffe 3, die ein im wesentlichen kugelförmiges Ende 5 aufweist.
Die Rohrmuffe 3 nimmt ein Rohrelement 7 auf, auf das ein innerer Ring 9 gestülpt ist, dessen Außenfläche, das heißt die Fläche, welche auf das im wesentlichen kugelförmige Ende 5 gestützt ist, selbst ebenfalls kugelförmig ist.
Der Durchmesser der Außenfläche des inneren Rings 9 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser des im wesentlichen kugelförmigen Endes 5.
Das Ende 11 des Rohrelements 7 umfasst ein Schulterstück 13 in Form eines Flanschs, der den Anschlag für den inneren Ring 9 bildet.
Der innere Ring 9 ist vorzugsweise frei auf dem Rohrelement 7 gelagert, das heißt, mit leicht radialem Spiel.
Ein elastisches Halterungselement 15 ist zwischen die Rohrmuffe 3 und den Flansch 13 eingefügt.
Das Halterungselement kann beispielsweise ein elastischer Balg aus Metall, wie in der Figur dargestellt, oder auch eine Schraubenfeder oder ebenso eine Federscheibe (nicht dargestellt) sein.
Vorzugsweise ist, wie dargestellt, der gesamte Anteil der Rohrmuffe 3, welchen das elastische Halterungselement 15 bedeckt, im wesentlichen kugelförmig.
Die Gelenkverbindung 1 umfasst ferner einen äußeren Ring 17, der über das im wesentlichen kugelförmige Ende 5 der Rohrmuffe 3 gestülpt ist, dessen Innenfläche, das heißt die Fläche, welche mit dem Ende 5 in Berührung steht, selbst im wesentlichen kugelförmig ist.
Die Gelenkverbindung 1 umfasst des weiteren Haltemittel, um den äußeren Ring 17 in einer Position zu halten, in der sich seine Innenfläche in Gleitkontakt zu der Außenfläche des im wesentlichen kugelförmigen Endes 5 befindet.
Die Haltemittel können, wie in der Figur dargestellt, ein Ringstück 19 umfassen, dessen eines Ende 21, beispielsweise durch Anlöten an dem Rohrelement 7 befestigt ist, und dessen anderes Ende 23 ein Schulterstück 25 beschreibt, das den äußeren Ring 17 derart aufnimmt, dass dieser in Gleitkontakt zu der Außenfläche des im wesentlichen kugelförmigen Endes 5 gehalten wird.
Zwischen den Enden 21 und 23 umfasst das Ringstück 19 ein im wesentlichen kugelförmiges Zwischenteil 27, welches das im wesentlichen kugelförmige Ende 5 der Rohrmuffe 3 ergänzt.
Der innere 9 und äußere Ring 17 sind aus einem starren Material gebildet.
Gemäß einer ersten möglichen Variante können der innere Ring 9 und/oder der äußere Ring 17 wenigstens teilweise aus einem Metall gebildet sein, das mit einem gleitenden Material beschichtet ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die PFTE (Polytetrafluorethylen), Graphit und ein keramisches Material umfasst.
Gemäß einer zweiten möglichen Variante können der innere 9 und/oder der äußere Ring 17 einen Anteil umfassen, der mit dem Schulterstück 13 (beziehungsweise mit dem Schulterstück 25) zusammenwirkt, welcher aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe, die Metall, Graphit und ein keramisches Material umfasst, gebildet ist sowie einen Anteil, der mit dem im wesentlichen kugelförmigen Ende 5 der Rohrmuffe 3 zusammenwirkt, welcher aus einem gleitfähigen Material wie etwa PTFE gebildet ist.
Gemäß einer dritten möglichen Variante können der innere 9 und/oder der äußere Ring 17 vollständig aus einem Material hergestellt sein, dass ausgewählt ist aus der Gruppe, die Metall, PFTE, Graphit und ein keramisches Material umfasst.
Gegebenenfalls kann wenigstens eines der Verbindungselemente Rohrmuffe 3 und Rohrelement 7 eine im wesentlichen zylindrische Führungsschiene 31 (bzw. 33) umfassen, die koaxial im Innern des Verbindungselements befestigt ist.
Die Rohrmuffe 3, das Rohrelement 7, das Ringstück 19 sowie die Führungsschienen 31, 33 können aus einer Metalllegierung hergestellt sein.
Das im wesentlichen kugelförmige Ende 5 der Rohrmuffe 3 kann an den restlichen Teil des Verbindungselements durch Anlöten angebracht sein.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung gehen unmittelbar aus der vorangehenden Beschreibung hervor.
Aufgrund seiner Geometrie und aufgrund der Tatsache, dass der innere 9 und äußere Ring 17 in Bezug auf das im wesentlichen kugelförmige Ende 5 der Rohrmuffe 3 gleiten können, erlaubt die Gelenkverbindung 1 einen bestimmten Winkelbereich α der Rohrmuffe 3 in Bezug auf das Rohrelement 7.
Das elastische Halterungselement 15, welches zwischen die Rohrmuffe 3 und den Flansch 13 eingefügt ist, erlaubt einerseits den Flansch als Unterstützung gegen den inneren Ring 9 zu beanspruchen, andererseits die Außenfläche des inneren Rings als Gleitunterstützung gegen die Innenfläche des im wesentlichen kugelförmigen Endes 5 der Rohrmuffe 3 zu beanspruchen.
Auf diese Weise wird eine gute Dichtigkeit gegenüber dem Medium erhalten, das zur Zirkulation im Innern der Gelenkverbindung geeignet ist.
Aufgrund der Tatsache, dass sie starr sind, erlauben der innere 9 und äußere Ring 17 es zu vermeiden, dass es Beanspruchungen, die auf ein axiales oder radiales Verschieben der Rohrmuffe 3 und der Rohrverbindung 7 gegeneinander hinzielen, gelingt, den zwischen dem Schulterstück 13 des Rohrelements 3, dem inneren Ring 9, dem im wesentlichen kugelförmigen Ende 5 der Rohrmuffe 3, dem äußeren Ring 17 und dem Ringstück 19 bestehenden positiven Kontakt lösen.
Auf diese Weise kann das Risiko der verringerten Genauigkeit der Rotationsbewegung des Rohrelements bezüglich der Rohrmuffe, des Auftretens von Vibrationen und Rückschlägen während des Betriebs, selbst eines Dichtigkeitsmangels der Gelenkverbindung überwunden werden.
Ferner ist zu bemerken, dass es das elastische Halterungselement 15 erlaubt, die Rohrmuffe 3 und das Rohrelement 7 auf elastische Weise in einer linearen Ausrichtung zueinander zu halten, aufgrund der Tatsache, dass sich das elastische Halterungselement auf die beiden Verbindungselemente stützt.
Da das elastische Halterungselement 15 mit mindestens einem seiner Enden frei gegen eines der Verbindungselemente Rohrmuffe 3 und Rohrelement 7 gestützt ist, ohne daran befestigt zu sein, wird eine axiale Rotation dieses Verbindungselements im Bezug auf das elastische Halterungselement und das andere Verbindungselement erlaubt. Auf diese Weise wird eine Gelenkverbindung mit drei Freiheitsgraden erhalten.
Die Verwendung von Führungsschienen 31, 33 in der erfindungsgemäßen Verbindung erlaubt eine Verbesserung des Strömens der Flüssigkeit in der Verbindung.
Ferner erlaubt die Verwendung eines gleitfähigen Materials wie etwa PTFE, Graphit oder eines keramischen Materials zur Herstellung mindestens eines Anteils des inneren 9 und äußeren Rings 17 die Vermeidung eines Heißlaufens der erfindungsgemäßen Verbindung.
Es ist weiter zu bemerken, dass die Tatsache, dass der gesamte Anteil der Rohrmuffe 3, welchen das elastische Halterungselement 15 bedeckt, als im wesentlichen kugelförmig vorgesehen ist, das Erreichen eines beträchtlicheren Winkelbereichs der beiden Verbindungselemente in Bezug aufeinander erlaubt.

Claims

Gelenkverbindung (1), die insbesondere dazu vorgesehen ist, zwei Rohrleitungen für flüssige oder gasförmige Medien miteinander zu verbinden, umfassend: – eine Rohrmuffe (3), die ein im Wesentlichen kugelförmiges Ende (5) aufweist, – ein Rohrelement (7), das in der Rohrmuffe (3) aufgenommen wird und in Nähe seines Endes ein Schulterstück (13) aufweist, – einen inneren Ring (9), der auf das Rohrelement (7) gestülpt ist, dessen Außenfläche im Wesentlichen kugelförmig ist und – ein elastisches Halterungselement (15), das zwischen die Rohrmuffe (3) und das Rohrelement (7) eingefügt ist, um das Schulterstück (13) als Unterstützung gegen den inneren Ring (9) so zu beanspruchen, dass sich die Außenfläche des inneren Rings (9) in Gleitkontakt zu der Innenfläche des im Wesentlichen kugelförmigen Endes (5) der Rohrmuffe (3) befindet und – einen äußeren Ring (17), der auf das im Wesentlichen kugelförmige Ende (5) der Rohrmuffe (3) gestülpt ist, dessen Innenfläche im Wesentlichen kugelförmig ist sowie Rückhaltemittel (19) des Rohrelements (7), um den äußeren Ring (17) in einer Position zu halten, in der sich seine Innenfläche in Gleitkontakt zu der Außenfläche des im Wesentlichen kugelförmigen Endes (5) der Rohrmuffe (3) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der innere (9) und äußere Ring (17) aus einem starren Material gebildet sind.
Gelenkige Verbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Haltemittel ein Ringstück (19) umfassen, dessen eines Ende (21) an dem Rohrelement (7) befestigt ist und ein zweites Ende (23) ein Schulterstück (25) beschreibt, das den äußeren Ring (17) in Position hält.
Gelenkige Verbindung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringstück (19) ein im Wesentlichen kugelförmiges Zwischenteil (27) enthält, welches das im Wesentlichen kugelförmige Ende (5) der Rohrmuffe (3) ergänzt.
Gelenkige Verbindung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (15) derart mit wenigstens einem seiner Enden frei gegen eines der Verbindungselemente (3, 7) gestützt ist, ohne daran befestigt zu sein, dass eine axiale Rotation dieses Verbindungselements gegenüber dem elastischen Element und dem anderen Verbindungselement erlaubt wird.
Gelenkige Verbindung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (15) ausgewählt ist aus der Gruppe, die einen elastischen Balg, eine Schraubenfeder und eine Federscheibe umfasst.
Gelenkige Verbindung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der inneren (9) und äußeren (17) Ringe wenigstens teilweise aus einem Metall gebildet ist, das mit einer Auflage eines gleitenden Materials beschichtet ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die PTFE, Graphit und ein keramisches Material umfasst.
Gelenkige Verbindung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der inneren (9) und äußeren (17) Ringe einen Anteil umfasst, der mit einem der Schulterstücke (13, 25) zusammenwirkt, welcher aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe, die ein Metall, Graphit und ein keramisches Material umfasst, gebildet ist sowie einen Anteil, der mit dem im Wesentlichen kugelförmigen Ende (5) der Rohrmuffe zusammenwirkt, welcher aus einem gleitfähigen Material wie etwa PTFE gebildet ist.
Gelenkige Verbindung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der inneren (9) und äußeren (17) Ringe vollständig aus einem Material gebildet ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die Metall, PTFE, Graphit und ein keramisches Material umfasst.
Gelenkige Verbindung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Verbindungselemente Rohrmuffe (3) und Rohrelement (7) eine Führungsschiene (31, 33) umfasst, die dazu vorgesehen ist, den Durchfluss des Mediums zu begünstigen.