DE2146712A1 - Drehkupplung zur Verbindung zweier feststehender Leitungen mit je einem von zwei ineinander angeordneten rotierenden Rohren - Google Patents

Drehkupplung zur Verbindung zweier feststehender Leitungen mit je einem von zwei ineinander angeordneten rotierenden Rohren

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DE2146712A1
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William James Alberta Lavender (Kanada)
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Sherritt Gordon Mines Ltd
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  • Quick-Acting Or Multi-Walled Pipe Joints (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE ■ 2 U 6 7 1
SSÄWANZ L g500 NÜRNBERQ KESSLERPLATZ 1
12235 20/H
SHEHHITO? GORDON MINES LIMITED, Toronto, Ontario, Kanada
Drehkupplung zur Verbindung zweier feststehender Leitungen mit je einem von zwei ineinander angeordneten rotierenden Rohren
Die Erfindung betrifft eine Drehkupplung zur Verbindung zweier feststehender Leitungen mit je einem von zwei ineinander angeordneten rotierenden Rohren, von denen das äuSere Rohr mit «einem offenen Ende in einem Ringraum der Drehkupplung mundet, der durch das aus dem äußeren Rohr herausragende Ende des inneren Rohres und die Drehkupplung gebildet wird, das in die eine feststehend· Leitung drehbar hineinragt, während die andere feststehende Leitung in &*n Ringraum mündet.
Gewöhnlieh werden aus Drehvorriohtungen heraus- oder hineinströmende flüssigkeiten durch Drehkupplungen geleitet, die raumfest oder stationär angeordnete Leitungen der Vorrichtung mit rotierenden Leitungen verbinden. Ein Beispiel für eine derartige Drehvorrichtung ist ein Röstproduktlühler, der au· einem nach oben geneigten Trog und einem Schneckenförderer besteht, der in Längsrichtung darin an-
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geordnet ißt. Das heiße Röstprodukt, das aus einem Röstvorgang gewonnen wird, wird am unteren Ende eingespeist. Durch die Rotation des Schneckenförderers wird das Röstprodukt zum oberen Trogende hin auf den Flächen des Schneckenförderers transportiert. Diese Flächen sind hohl auegebildet und von einem Kühlmedium beaufschlagt, das im allgemeinen im Gegenstrom zur Förderrichtung des Röstproduktes strömt.
Drehkupplungen der hier behandelten Art werden außerdem zur Zu- und Abführung von Flüssigkeiten zuFlockwalzen, Trockenöfen und Autoklaven eingesetzt.
Die der Drehvorrichtung zu- und abgeführte Flüssigkeit strömt gewöhnlich in zwei Rohren. Sines der Rohre ist dabei in den anderen konzentrisch angeordnet und die Flüssigkeit fließt in der einen Richtung in dem Ringraum zwischen der Außenwand des inneren Rohres und der Innenwand de· äußeren Rohres und im Gegenstroa dazu im inneren Rohr. Di· Rohrenden auf der der Drehvorrichtung abgewendeten Seite eind drehbar in einer Drehkupplung montiert. Mit dieser Drehkupplung stehen außerdem zwei feste Leitungen in Verbindung, von denen jede in Strömungsverbindung mit jedes rotierenden Bohr zur Durchführung von Flüssigkeit eteht. Das rotierende innere Rohr und die damit in Verbindung stehende feste Leitung sind koaxial angeordnet, wobei da· offene Ende de« inneren Rohres direkt in das offene Ende der festen Leitung mündet. Da· rotierende äußere Rohr mündet in eine Ringkammer, die da· innere Rohr umgibt. Die andere feste Leitung verläuft im allgemeinen radial von der Ringkammer nach außen.
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Pie rotierenden Enden der Rohre drehen eich bei herkömmlichen Drehkupplungen gewöhnlich auf inkompreesiblen Graphitringen. Um ein Lecken von Flüssigkeit durch die Ringe hindurch zu verhindern, müsBen die mit den Graphitringen in Kontakt stehenden Flächen der Rohre feinst bearbeitet, z.B. poliert, sein. Diese bekannten Kupplungen erfüllen ihre Wirkung, wenn die in den Rohren geförderte Flüssigkeit keine Festkörper mit sich führt. Handelt es sich bei diesen Flüssigkeiten jedoch um festkörperhaltige, wie z.B. um Aufschlämmungen und Suspensionen, dann neigen die Festkörper dazu, sich auf den feinst bearbeiteten Flächen der Rohre festzusetzen und die Dichtwirkung der Graphitringe erheblich zu beeinträchtigen. Als Folge davon muß die Strömung durch die Drehkupplung periodisch unterbrochen werden, um die Drehkupplung zu demontieren und die mit den Dichtringen in Kontakt befindlichen Flächen nachzupolieren. Außerdem müssen die Abdichtungen selbst häufig ersetzt werden, wenn die die Drehkupplung durchströmenden Flüssigkeiten relativ große Anteile an Festkörpern führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Drehkupplung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß die Wirksamkeit der Abdichtung nicht von der Feinheit der Bearbeitung der rotierenden, in gegenseitigem Kontakt stehenden Flächen abhängt, so daß die Förderung von festkörperhaltigen Flüssigkeiten, z.B. Aufschlämmungen, die Wirksamkeit nicht beeinträchtigen kann. Darüberhinaue soll die Drehkupplung so ausgebildet sein, daß die Abdichtungen während der Durohströmung leicht eingestellt oder ersetzt werden können, wobei für die Abdichtungen billige und jederzeit zur Verfügung stehende Werkstoffe Anwendung finden sollen.. Zur Lösung dieser Aufgaben ist die erfindungsgemäfle Drehkupplung gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer Durohgangsbohrung, in der die
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beiden Rohre jeweils für sich drehbar geführt sind und in der im Abstand voneinander von der Wand der Durchgangsbohrung vorspringende Dichtungßelemente angeordnet sind, die jeweils ein Ende der Rohre dichtend von außen umschließen und durch eine einstellbare Druckkraft in radialer Richtung an die Rohre und die Wand der Durchgangsbohrung andrückbar sind.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispielß anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Drehkupplung, teilweise geschnitten;
Pig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, und
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1.
In den Zeiclmungen ist eine erfindungsgenäße Drehkupplung im Ganzen mit Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Kupplung ist in Verbindung mit" einem inneren Rohr 12 und einem dar zu konzentrisch liegenden äußeren Rohr 14 dargestellt. Ein herkömmlicher, nicht gezeigter Antrieb ist dazu vorgesehen, die beiden Rohre zusammen zu drehen.
Die Drehkupplung 10 besteht im wesentlichen au« einem Gehäuse 15 aue drei getrennten Elementen, nämlich eineo Anechlußstück 16, einem Zwischenstück 18 und einem Druok-
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stück 20. Diese drei Elemente sind längs einer geraeinsamen Achse 22-22 angeordnet.
Das Anschlußstiick 16 besitzt eine zylindrische, axial verlaufende Bohrung 24» die mit einem vergrößerten Endabschnitt 26 beginnt und zu einer Querschulter 20 hin verläuft. Die Bohrung 24 nimmt in einem schwächeren Bereich 30 einen geringeren Querschnitt an und mündet im Bereich einer sich quer zur Achse erstreckenden ringförmigen Stirnwand 32. Weiterhin besitzt das Anschlußstück 16 einen ringförmigen Fortsatz 34, der die genannte ringförmige Stirnwand 32 trägt und eine zylindrische Außenfläche 36 besitzt, die parallel zur Längsachse 22-t.'2 verläuft. Die Außenwand des Anschlußstücke β 16 trägt einen kreisförmigen Plansch 38 mit einer Anzahl von löchern 40, die zur Aufnahme von Schrauben 42 dienen.
Die Innenwand des Endabschnittes 26 trägt ein Gewinde, in das die Außenwand 43 einer stationären Leitung 44 eingeschraubt ist, wodurch gleichzeitig die Leitung gegenüber dem Anschlußstück 16 abgedichtet ist.
Das Ende des inneren Rohres 12 ist etwas größer als der schwächere Bereich 30 der Bohrung 24 und darin verschiebbar eingepaßt. Wenn das Rohr 12 aus der Drehvorrichtung ausströmende Flüssigkeit führt, strömt diese aus dem Ende dee Rohroa 12 aus, durch den schwächeren Bereich 30 hindurch und in die Leitung 44.
In dem Zwischenstück 18 ist eine zylindrische, eich in Achsrichtung erstreckende Bohrung 46 vorgesehen, die von einer Stirnwand 4ü ausgeht und an der gegenüberliegenden Stirnwand 50 mündet. Ln der Bohrung iat eine Ringrippe 52 ausgebildet,
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die eine zylindrische Innenfläche 54 beeitzt, mit der sie die Außenfläche des Rohres 12 umgreift. Eine quer zur Achsrichtung liegende Wandung 56 verläuft in radialer Richtung von der Kante der Innenfläche 54 aus nach außen und bildet eine Wand einer ringförmigen Ausnehmung 58, die ^ur Aufnahme des ringförmigen Vorsprungs 54 des Anachlußstückee 16 ausgebildet 1st.
Die Ringrippe 52 endet an einer Wand 60, die parallel zur Wand 56 liegt und sich ebenfalls von der Innenfläche 54 aus radial nach außen erstreckt. Sie endigt an einer zylindrischen Wandung 62. In der durch diese Wand 62 gebildeten Bohrung ist das Rohr 14 verschiebbar und frei drehbar. Die Wand 60 und der vor dem Ende des Rohres 14 liegende Teil der Wand 62 bilden eine Ringkaraier 66, in welche Flüssigkeit ausströmt, die in den zwischen den Rohren 14 und 12 gebildeten Ringraum fließt. Die zylindrische Wand 62 endet an einer sich radial nach außen erstreckenden Querwand 68, an die eine zylindrische Wand 70 anschließt, welche konzentrisch zu den Rohren 12 und H liegt.
Von der Ringkammer 66 aue führt eine Leitung 71 nach außen, die stationär angeordnet ist und Flüssigkeit führt. \"enn das Rohr 14 aus der Drehvorrichtung ausströmende Flüssigkeit führt, ergießt sich diese aus dem Ende des Rohres 14 in die Ringkammer 66 und etrömt von dort durch die Leitung 71 aus.
An der Außenfläche des Zwischenstückes 18 ist ebenfalls ein Kreieflansch 72 befestigt, der mit einer Fläche 74 bündig und in einer Ebene mit der Stirnwand 48 des Zwischenstückes liegt. Der Flansch 72 besitzt eine Anzahl von Lm
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Abstand voneinander angeordneten öffnungen 76, deren Lage den Löchern im l'lanseh 38 entspricht. Dadurch können die Schrauben 42 durch beide Plansche hindurchgeschoben werden. Luttern 78 halten diese Schrauben an Ort und Stelle.
Eine Ringpackung 80 ist in der Ausnehmung 58 vorgesehen. Diese steht seitlich mit den einander gegenüberliegenden Wänden 32 und 56 des Anschlußstückes 16 bzw. des Zwischenstückes 18 in Kontakt. Durch Anziehen der Muttern 78 kann der Abistand zwischen den beiden Planschen 38 und 72 verringert werden, wodurch sich gleichzeitig der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 32 und 56 verkleinert und dadurch eine Druckkraft auf die Ringpackung ausgeübt wird. Beim Zusammenpressen der Ringpackung 80 in Längsrichtung erfährt diese eine Querexpansion, so daß sie nit der Außenwand des Rohres 12 und der zylindrischen Wandung der Ausnehmung 58 in Berührung kommt und dadurch das Hindurchtreten von Flüssigkeit durch diese Ausnehmung unterbindet, gleichzeitig Jedoch die freie Drehbarkeit des Rohres 12 in dem Zwischenstück 18 gewährleistet. Die Querschnittsfläche der Außenwand des Vorsprunges 34 ist lediglich geringfügig kleiner als die entsprechende Fläche der Ausnehmung 58, so daß bei sich drehendem Rohr 12 die Querverschiebbarkeit des Anschlußstückes 16 relativ zum Zwischenstück 18 auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Um die äußere zylindrische Wandung 84 des Zwischenstückeβ 18 herum sind Schraubbolzen 82 in gegenseitigem Abstand angeordnet. Die Gewindeenden dieser Schraubbolzen stehen stirneeitig über die Stirnwand 50 des Zwischenstückes hinaus.
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Dae Druckstück 20 besteht im wesentlichen aus einer Hülse 85, die die Außenwand des Rohres 14 umgibt, sowie aus einem Ringflanech 86, der an der Außenwand der Hülse 85 befestigt ist. Der Plansch 86 erstreckt sich in radialer Richtung von der Achse 22-22 nach außen und weist eine Anzahl von im Abstand angeordneten Löchern 83 auf, deren Anordnung so ist, daß der Flansch auf die Schraubbolzen 82 aufgeschoben werden kann. Die Schraubbolzen 82 werden durch Muttern 90 in diesen Löchern gehalten.
Die Innenwand 92 der Hülse 85 ist zylindrisch und endet an dem dem Zwischenstück 18 zugewendeten Rand in einer radial nach außen sich erstreckenden Stirnfläche 94. In der Ausnehmung, die durch die Flächen 68 und 70 des Zwischenstückes sowie durch die Stirnfläche 94 des Druckstückes 20 gebildet wird, ist ebenfalls eine Ringpackung 96 angeordnet. Diese Packung steht seitlich mit den einander gegenüberliegenden Flächen 68 und 94 in Berührung. Durch Anziehen der Muttern 90 wird der Abstand zwischen dem Zwischenstück 18 und dem Druokstück 20 und damit auch zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 68 und 94 verringert, wodurch eine Druckkraft auf die Hingpackung 96 auegeübt wird. Bei deren ZueammenpreBsung in Längsrichtung erfährt diese eine Querexpansion, wodurch sie mit der Außenwand des Rohres 14 und der Innenwand 70 in Berührung kommt und daduroh ein Lecken von flüssigkeit durch die Ausnehmung hindurch verhindert.
Die Ringpackungen 58 und 96 bestehen aus leicht kompreeeiblem Werkstoff, z.B. aus Asbestschnur, ölgetränkter Baumwolle, Polytetrafluoräthylen (Teflon) oder Graphit. Die Teile 16, 18 und 20 dee Gehäuses 15 können aus Gußeisen, Flußstahl, Kohlenstoffstahl oder sonstigem Werkstoff mit aus-
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reichender mechanischer Festigkeit hergestellt sein. In den meisten Anwendungsfallen brauchen diese Teile nicht bearbeitet zu sein, da die Rohre mit relativ geringen Drehzahlen, z.B. unter 100 Umdrehungen je Minute, rotieren. Bei höheren Drehzahlen der Rohre jedoch iat eine Bearbeitung der Teile erforderlich.
Die Montage der Drehkupplung erfolgt durch Einsetzen der Endabschnitte der Rohre durch die zylindrische Bohrung im Druckstück 20 hindurch und des Endabsehnittes dee inneren Rohres 12 durch die zylindrischen Bohrungen im Anschlußstück 16 und im Zwischenstück 18. Das Anschlußstück 16 wird dann auf das Gewinde der Leitung 44 aufgeschraubt. Um Undichtheiten an dieser Verbindungsstelle zu vermeiden, kann auf das Schraubende 43 der Leitung 44 vor dem Aufschrauben deB Anschlußstückes 16 eine Dichtmasee aufgebracht werden.
DaB Zwischenstück 18 wird von dem Anechlußstück 16 getrennt und das die Ringpackung 80 bildende Material um den Teil dee Rohres 12 neben der Wand 32 des Anschlußstückee 16 herumgelegt. Die Wand 56 dea Zwischenstückes 18 wird dann in Berührung mit der Rlngpao-iimg 30 geschoben und, die Schraubbolzen 42 durch die miteinander fluchtenden Löcher in den flanschen 38 und 72 hindurch geschoben. Ba&uroh werden die Teile 16 und 18 miteinander verbunden.
Das Drucketück 20 wird ebenfalls vom Zwischenstück 18 getrennt, um den die Ringpaalmng 96 bildenden Werkstoff um dat äußere Rohr 14 in dem Bereich neben dem Zwischenstück 18 herumzulegen. Da dia Hingpackung seitlich unter das vor-Btehende finde dee Zwischenstückeβ 18 verschoben werden mufl,
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iet es zweckmäßig, das Dichtungsmaterial etwas lose aufzulegen. Das Druckstück 20 wird dann in Richtung auf das Zwischenstück 18 verschoben, wobei sich die Gewindebolzen 82 in die Löcher im Plansch 86 einschieben. Anschließend werden die Muttern 90 angezogen, um die Ringpackung 96 in die Ausnehmung hinein und in Berührung mit der Wand 68 des Zwischenstückes 18 zu bringen. Zuletzt wird die Leitung 71 an das Zwischenstück 18 auf beliebige Weise, beispielsweise durch Schweißung oder durch eine Schraubverbindung, angeschlossen.
Das Druckstüek 20 bewegt eich beim Anziehen bzw« Lösen der Muttern 90 in Längsrichtung frei auf aas Zwischenstück 18 zu bzw. von dleaem weg, Auf diese Weise kann die auf die Hingpackung 96 ausgeübte Druckkraft entsprechend eingestellt werden« "Vorzugsweise besteht entweder die Leitung 44 oder die Leitung 71 aus flexiblem Werkstoff, z.B. Gummi oder geflochtenem Kupferdraht, so daß auch das Anschlußstück 16 oder das Zwischenstück 18 relativ zu dem anderen Teil in Längsrichtung frei beweglich ist. Auf diese Weise kann auch die auf die Ringpackung 80 ausgeübte Druckkraft eingestellt werden* Wenn weder eile Leitung 44 noch die Leitung 71 flexibel ißt* jedoch eine Einstellung der Brueiskraft auf die Ringpaekimg 80 erwünscht istf kann die Leitung 44 drehbar ausgebildet eertn Da die Leitung 71 das Zwischenstück 18 in Ruhe Mit, irt dazrü das imsehlußstüek 16 Ib, Längsrichtung bsi Drehung der lÄ^tiaig 44 beweglich*
Die erfindungsgem&3e I>rs&.kupj- r ;_j^t ^r YsrteEänsg von raumfasten Hohrlsituiigaa mit ?:' x:re: Jen Ra&rleitiangeiu Der wesentliche Gedanke "bestellt $t ' "l £cfs in einem nicht dreh-
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baren Gehäuse mit einer langgestreckten zylindrischen Durchgangsbohrung die ineinander liegenden rotierenden Rohre drehbar angeordnet sind, deren offene Enden in das Gehäuse münden. Dabei ragt das offene Ende des inneren Rohres über das Ende dee äußeren Rohres hinaus und die Rohrenden sind jeweils durch eine Dichtungspackung an ihrer Außenfläche abgedichtet. Beide Dichtungspackungen liegen zwischen der Außenfläche der Rohre und der Gehäuseinnenwand. Das Gehäuse weist zwei Durchlässe auf, von denen einer zwischen den beiden Dichtungspackungen liegt und sich seitlich von der Durchgangsbohrung nach außen erstreckt, um Flüssigkeit aus dem äußeren Rohr abzuführen. Der andere Durchlass beginnt am freien Ende des inneren Rohres und erstreckt sich in Längsrichtung längs der Durchgangsbohrung. Er dient zur Abführung von Flüssigkeit aus dem inneren Rohr.
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Claims (1)

  1. AJL
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    Patentansprüche
    rehkupplung zur Verbindung zweier feststehender Leitungen mit Je einem von zwei ineinander angeordneten rotierenden Rohren, von denen das äußere Rohr mit seinem offenen Ende in einen Ringraum der Drehkupplung mündet, der durch das aus ,dem äußeren Rohr herausragende Ende des inneren Rohres und die Drehkupplung gebildet wird, das in die eine feststehende Leitung drehbar hineinragt, während die andere feststehende Leitung in den Ringraum mündet, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (15) mit einer Durchgangsbohrung (24, 46, 92), in der die beiden Rohre (12, 14) jeweils für sich drehbar geführt sind und in der im Abstand voneinander von der Wand der Durchgangebohrung (24, 46, 92) vorspringende Dichtungselemente (80, 96) angeordnet sind, die jeweils ein Ende der Rohre (12, 14) dichtend von außen umschließen und durch eine einstellbare Druckkraft in radialer Richtung an die Rohre (12, 14) und die Wand der Durchgangsbohrung (24, 46, 92) andrückbar sind.
    2β Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) aus einem mit der einen feststehenden Leitung (44) verbundenen Aneohlußstück (16), einem Druckstück (20) und einem dazwischen angeordneten Zwischenstück (18) besteht, die untereinander koaxiale Durchgangebohrungen (24, 46, 92) aufweisen, daß das Ende des äußeren Rohres (14) in der Durchgangsbohrung (92) des Drucketückee (20) und in einem Teil der Durchgangsbohrung (46)
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    des Zwischenstückes (18) aufgenommen ist, daß das Ende dee inneren Rohree (12) in zylindrischen Innenflächen (30, 54) dee Anschlußstückee (16) und des Zwischenstückes (18) geführt ist und daß die das innere Rohr (12) führenden Innenflächen (30, 54) des .Anschlußstückeβ (16) bzw. des Zwischenstückes (18) und die das äußere Rohr (14) aufnehmenden Durchgangsbohrungen (46 bzw. 92) des Zwischenstückes (18) bzw. des Druckstücke8 (20) jeweils zu einer von zwei gegenüberliegenden Stirnflächen (32, 56; 68, 94) abgesetzt sind, zwischen denen jeweils das innere bzw. das äußere Bohr (12) bzw. 14) umgebende Dichtungselement β (80, 96) aus verformbarem Werkstoff angeordnet sind, die unter einer Veränderbaren Druckkraft jeweils an die Durchgangsbohrung und die Rohre angedrückt werden.
    3· Drehkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der einander gegenüberliegenden Stirnflächen (32, 56; 68, 94) voneinander durch Verstellen des Ansohlußstückes (16) und des Zwischenstückes (16) bzw. des Zwischenstückes (18) und des Druckstückes (20) gegeneinander veränderbar ist.
    4· Drehkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Abstandet der Stirnflächen (32, 56), dl· das Dichtungselement (80) für das innere Rohr (12) einschließen, an dem AneohluQstück (16) und dem Zwischenstück (18) duroh «ine Sohrauben-Mutter-Verbindung (42, 78) nittlnander verbindbar· flansch· (38, 72) vorgesehen sind.
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    5« Drehkupplung nach einem oder beiden der Ansprüche 3 und 4» dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Ab- etandee der einander gegenüberliegenden Stirnflächen (68, 94), die das Dichtungselement (96) für das äußere Rohr (H) einschließen, an der Außenfläche des Zwischenstückes (18) axial gerichtete Gewindebolzen (62) befeetigt sind, auf die ein mit Durchgangslöchern (63) versehener Flansch (86) des Druckstückes (20) aufschiebbar und durch Muttern (90) befestigbar ist.
    6. Drehkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Stirnflächen (32, 56; 68, 94) durch Absätze der im übrigen zylindrischen Durchgangebohrung (24, 46, 92) gebildet sind.
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DE19712146712 1970-09-18 1971-09-18 Drehkupplung zur Verbindung zweier feststehender Leitungen mit je einem von zwei ineinander angeordneten rotierenden Rohren Pending DE2146712A1 (de)

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