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Kugelgelenkrohrverschraubung Die Erfindung betrifft eine neuartige
Abdichtung für Kugelgelenke von Gelenkrohren.
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Die bisher bekannten Kugelgelenke bestehen aus dem Kugelstutzen, über
den eine Überwurfmutter mit einer kugeligen Bohrung gestreift wird, dem Kugelgelenkgehäuse
und dem Abdichtungsring. Die Überwurfmutter dient als Gegenlager für den Abdichtungsring,
welcher sich in dem Kugelgelenkgehäuse befindet und durch Festziehen der überwurfmutter
gegen die Kugel gepreßt wird und dadurch abdichtet. Ein großer Nachteil dieser Anordnung
ist der, daß die Cberwurfmutter sehr fest angezogen werden muß, bis eine zuverlässige
Abdichtung erreicht ist. Bei geringer Abnutzung des Abdichtungsringes muß die Überwurfrnutter
nachgezogen werden, da sonst die Verbindung undicht wird. Es gibt auch Kugelgelenke,
bei denen eine Abdichtungsmanschette verwendet wird, die so im Gelenkgehäuse sitzt,
daß sie auf dem größten Durchmesser des Kugelstutzens abdichtet, wobei der Vorteil
erreicht wird, daß dieses Kugelgelenk nicht nachgezogen zu werden braucht. Dieses
Kugelgelenk hat aber dafür den Nachteil, daß die auftretende Längskraft in diesem
Kugelgelenk besonders groß ist; denn die Längskraft ist das Produkt aus innerem
Überdruck und der mittleren Abdichtungsfläche, die in diesem Falle gleich der Fläche
ist, die vom Kugeldurchmesser eingeschlossen wird. Diese verhältnismäßig großen
Längskräfte, im ersten Fall durch die benötigte Vorspannung und im zweiten Fall
durch die besonders große Abdichtungsfläche hervorgerufen, müssen durch die kugelige
Fläche in der Überwurfmutter aufgenommen werden.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Kugelgelenk, bei welchem sich
der Abdichtungsring, von der Seite des an die Kugel anschließenden Gelenkrohres
aus
gesehen, vor der Gelenkkugel befindet. Diese Anordnung hat den großen Vorteil, daß
bereits die durch den Druck des Mediums im Kugelgelenk auftretende Längskraft den
Druck auf den Abdichtungsring ausübt, der für die Erreichung einer zuverlässigen
Abdichtung notwendig ist. Das heißt, der Abdichtungsring steht dauernd nur unter
der geringen Vorspannung, die für eine Abdichtung des Kugelgelenkes bei drucklosem
Medium in dem Kugelgelenk notwendig ist, während die starke Pressung auf den Abdichtungsring
nur bei hohem Druck des Mediums vorhanden ist. Außerdem ist bei dieser Anordnung
der Dichtungsdurchmesser im Verhältnis zur lichten Rohrweite klein, wodurch das
Kugelgelenk auch für hohe Drücke besonders gut geeignet ist und nur geringe Kraft
zur Überwindung der Reibung benötigt wird. Im übrigen werden keine hohen Anforderungen
bezüglich Elastizität an den Abdichtungsring gestellt, da dieser nur der nie vollkommenen
Kugelform des Stutzens zu folgen braucht, so daß sich das Kugelgelenk auch für verhältnismäßig
hohe Temperaturen eignet.
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Eine Ausführung der Erfindung ist in Abb. i dargestellt. Darin bezeichnet
i den Kugelstutzen, 2 das Gelenkgehäuse, 3 den Dichtungsring. Der Zwischenring 4
überträgt den vom Druckring 5 übertragenen Druck sowie den Fördermitteldruck auf
die Überwurfmutter 6. Der Dichtungsring kann offen, d. h. mit einer oder mehreren
Trennfugen versehen sein oder aus mehreren übereinander- oder ineinanderliegenden
Ringen bestehen. Er kann aber auch geschlossen sein, in diesem Fall ist das freie
Ende des Kugelstutzens mit einer lösbaren Verbindung 7 zumÜberstreifen desRinges
zu versehen. Der Zwischenring 4 sichert auch die Überwurfmutter 6 gegen unbeabsichtigtes
Lösen bei Verdrehung des Gelenkes. Die Zentrierung des Kugelgelenkes kann durch
den Dichtungsring 3 erfolgen. Dann ist zweckmäßig, den Druckring 5 radial im Gehäuse
2 gleitend anzuordnen (obere Hälfte der Abb. i), oder der Druckring 5 wird im Gehäuse
2 zentriert und führt damit den Kugelstutzen i, welcher damit von beiden Seiten
zentriert wird. Der Druckring 5 dient auch alsAbstreifring gegen harte Verunreinigungen
im Fördermedium.
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Abb. z zeigt die beschriebene Anordnung sinngemäß als Doppelgelenk
ausgebildet. Die Druckringe 8 werden durch den Haltering 9 in ihrer Lage gesichert,
wobei der Bund des Halteringes 9 eine Querstellung der Druckringe 8 verhindert.
Es können auch die Druckringe 8 mit dem Haltering 9 zusammen aus einem Stück ausgeführt
werden.
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In der Abb. 3 ist beispielsweise ein Kugelgelenk dargestellt, welches
nicht nachgezogen zu werden braucht. In diesem Falle wird die notwendige Vorspannung
zur Erreichung einer zuverlässigen Abdichtung auch bei drucklosem Zustand des abzudichtenden
Mediums durch eine Feder io erreicht, wobei diese Feder beispielsweise eine konzentrisch
angeordnete Schraubenfeder sein kann, welche den Vorteil hat, daß sie dem Medium
eine gewisse Führung bei dem Durchströmen durch das Gelenk gibt, was bei größeren
Strömungsgeschwindigkeiten von Bedeutung sein kann. Verbessern kann man die Wirkung
noch, indem man eine Schraubenfeder mit quadratischem Drahtquerschnitt nimmt oder
ein Stückchen Schlauch in dieselbe einlegt. Es können beispielsweise auch Tellerfedern
oder mehrere Schraubenfedern verwandt werden, die konzentrisch ineinanderliegen.
Es können aber auch, besonders bei großen Abmessungen, mehrere Federn i i nach Abb.
3a angeordnet werden. Man kann damit auch erreichen, daß das Kugelgelenk immer das
Bestreben hat, sich geradezurichten. Die Scheibe 12, die sich zwischen den sich
in einzelnen Aussenkungen im Kugelstutzen 13 und dem Gehäusedeckel 14 befindlichen
Federn befinden, bezwecken ein leichtes Gleiten beim Drehen des Kugelgelenkes. Die
Anordnung der Federn zu beiden Seiten der Scheiben ermöglicht einen größeren Winkelausschlag,
als wenn sich die Federn nur auf einer Seite befänden. Für die Abdichtung zwischen
Gehäuse und Deckelstutzen ist hier eine gewöhnliche Flachdichtung 15 gewählt, wie
sie für ruhende Abdichtungen ähnlicher Art üblich ist. Die Zentrierung geschieht
durch die Kugel 16 im Gelenkgehäuse 17. Die Führung des Fördermittels ist im Fall
der Abb. 3a besonders günstig. Dieselbe günstige Form kann auch in Abb.3 erreicht
werden, wenn innerhalb der Schraubenfeder sowohl in dem Kugelstutzen als im Gehäuse
je ein Rohr befestigt wird, das nah bis zum Kugelmittelpunkt reicht. Abb.3a benötigt
diesen Einsatz nicht und baut bedeutend kürzer als Abb. 3.
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Abb. 4 zeigt eine besonders kurze Ausführungsform der Abb. 3 mit Verschraubung
am Ende der meist angeordneten Rohrbogen.
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Abb.5 zeigt eine Doppelkugelgelenkausführung mit Feder, bei der auf
die Zentrierung durch die Kugel im Gelenkgehäuse verzichtet ist.
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Die Abb.6 und 7 zeigen beispielsweise Kugelgelenke für Medien mit
Beimengung von harten Bestandteilen. In dem Kugelgelenk (Abb. 6) befindet sich an
dem Abdichtungsring 18 eine Lippe, die nur mit einem schmalen Streifen und geringem
Druck an der Kugel anliegt und die harten Bestandteile zurückhält, ohne aber selber
abzudichten.
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Abb. 7 zeigt dagegen ein Kugelgelenk mit einem besonderen Abstreifring
i9 für die festen Bestandteile, der beispielsweise aus Filz sein kann und einen
so großen Abstand von dem eigentlichen Abdichtungsring haben kann, daß die Kugelfläche,
die mit dem Abstreifring i9 in Berührung kommt, außerhalb der Fläche liegt, die
mit dem Abdichtungsring 20 in Berührung kommt, so daß letzterer stets frei von Beschädigungen
gehalten wird.
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Allgemein ist für alle Abbildungen zu sagen, daß die Verbindungen
der einzelnen Bauteile nicht unbedingt durch Verschraubungen hergestellt werden
müssen, wie in den Abbildungen beispielsweise dargestellt. Als Werkstoff für die
Abdichtungsringe sind beispielsweise verhältnismäßig harte Gummiringe, Gummigeweberinge
oder Kunststoffringe sehr geeignet. Falls der in Abb. 8 dargestellte Dichtungsring
21 durch die dauernde Druckbelastung in Richtung A fließen sollte, so könnte man
bei dem Innendurchmesser
des Dichtringes 21 an der Gehäusebohrung
einen kleinen Ansatz 22 zum Halten des Dichtringes anbringen, oder man schiebt,
wie in Abb. 9 dargestellt, ein Stückchen Metallrohr 24 stramm in die Bohrung des
Dichtringes 23, so daß es die Kugel gerade berührt. Bei Abnutzung des Dichtringes
23 schiebt sich dieses Rohr 24 entsprechend zurück, wodurch der Zweck noch besser
erfüllt wird. Dieses Rohr wird gegen Herausfallen gesichert, welches unter Umständen
auch durch eine Feder geschehen kann, die dieses Rohr mit leichtem Druck gegen die
Kugel preßt. Das Rohr kann eine konische Bohrung haben.