DE2810238A1

DE2810238A1 - Gas- und fluessigkeitsdichte kugelgelenkkupplung fuer insbesondere unter hohen temperaturen und druecken stehende rohrleitungen

Info

Publication number: DE2810238A1
Application number: DE19782810238
Authority: DE
Inventors: Donald George Mccracken
Original assignee: Aeroquip AG
Current assignee: Aeroquip AG
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-03-07
Publication date: 1978-09-14
Also published as: IT7848391A0; FR2383384A1; BR7801481A; NL7802650A; DE2810238C2; FR2383384B1; SE7802748L; JPS53113321A; IT1101840B; GB1579987A

Description

PFENNING · MAAS · SEILER · MEINIG · LEMKE ■ SPOTT

PATENTANWÄLTE
BERLIN ■ MÜNCHEN · AUGSBURG

Patentanwälte · Kurfürstendamm 170 - D1000 Berlin 15

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Pf/schu

J. Pfenning, Dipl.-Ing. ■ Berlin Dr. I. Maas, Dipl.-Chem. ■ München

H. Seiler. Dipl.-Ing. · Berlin K H. Meinig. Dipl.-Phys. ■ Berlin

J. M. Lemke, Dipl.-Ing -Augsburg Dr G Spott, Dipl.-Chem. · München

BÜRO BERLIN: Kurfürstendamm 170 D 1000 Berlin 15

Telefon:

030-8812008/8812009

Telegrammadresse: Seilwehrpatent

Berlin
Date

8. März 19 78

Aeroqulp AG
Bahnhofstraße 17, Zug, Schweiz

Gas- und flüssigkeitsdichte Kugelgelenkkupplung für insbesondere unter hohen Temperaturen und Drücken stehende Rohrleitungen

ORIGINAL INSPECTED

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Die Erfindung bezieht sicn auf eine gas- und flüssigkeitsdichte Xugelgelenkkupplung für insbesondere unter hohen

Temperaturen und Drücken stehende Rohrleitungen. j

Bei den bekannten Kugelgelenkkupplungen, die für unter hohen\ Temperaturen und Drücken stehende Rohrleitungssysteme j verwendet werden, sind zwischen der Kugel und der diese aufnehmenden Muffe Dichtungspackungen angeordnet, die aus metallischen oder nichtmetallischen Ma. terialien gebildet sind. Bei Verwendung metallischer Dichtungspackungen müssen

j diese mit engen Toleranzen hergestellt und anschließend

geläppt werden, damit sie dichtend an der Kugel anliegen.

Wenn die eingepaßten Oberflächen der metallischen Dichtungs-j packungen und/oder der Kugel beim Betrieb zerkratzt werden oder korrodieren, ergeben sich Leckstellen in der Kupplung. Die üblicherweise bei Kugelgelenkkupplungen verwendeten nichtmetallischen Dichtungspackungen bestehen im allgemeinen aus Asbest, Silikon oder Phenol-Verbindungen, die bei hohen Temperaturen und Drücken hochempfindlich sind, so daß sie einen dauernden Drucksitz nicht gewährleisten können. Wenn diese Packungen unter dauernder Beanspruchung stehen, geht der anfängliche Dichtungsdruck der Kupplung verloren, und sie wird leck, wenn die Temperaturen und Drücke in der Rohrleitung abnehmen. In beiden Fällen kann eine Leckage der Kugelgelenkkupplung nur unterbunden werden durch Austausch

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INSPECTED

2'ϊ i \'4'3H

der Packungen. Die hierbei erforderliche Demontage der Kugelgelenkkupplungen von den Rohrleitungen ist kostenmäßig und zeitlich aufwendig.

Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Kugelgelenkkupplungen besteht jedoch darin, daß die für den dichtenden Eingriff der üblichen Packungen erforderliche Druckbelastung so hoch ist, daß eine gegenseitige 3ewegung der Kupplungsteile unterbunden wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den bekannten Ausführungsformen anhaftenden Nachteile zu beheben, und eine Kugelgelenkkupplung so auszubilden, daß ihre Teile universell bewegbar und durch minimale Kräfte verstellbar sind, und daß die Kupplung auch bei hohen Temperaturen und Drücken flüssigkeitsdicht bei Änderungen der Bewegunq ihrer Teile bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein

ί Paar von sphärischen Lagern zwischen einem sphärischen kuael- ι

j förmigen Teil und einem Gehäuse angeordnet ist, wobei die

j Lager den kugelförmigen Teil in radialer Richtung in dem Gehäuse abstützen und zwischen sich eine ringförmige geschlossene Kammer bilden. Die Kammer wird mit einem Dichtmittei.

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ORIGINAL INSPECTED

? P = fl

gefüllt, das bei hohen und niedrigen Temperaturen in plastischem Zustand bleibt und unter DRuck eingespritzt wird,

um die Kammer vollständia zu füllen und eine wirksame dauernde i

Abdichtung zu erzielen. Das Gehäuse ist mit einem Paar von lösbaren Verschluß3topfen versehen, die einen Zugang zu der Kammer bilden, um diese reit deir Dichtmittel zu füllen.

Die Kugelgelenkkupplung ist erfindungsgemäß mit metallischen Lagern ausgestattet, die einen Teil der Dichtungskammer ! bilden, jedoch keine zusätzliche Bearbeitung erforderlich machen, um eine Dichtung zwischen sich und dem kugelförmigen Teil zu bilden.

Die Kugelgelenkkupplung besitzt eine innere Dichtungskammer, die mit einem plastischen Dichtungsmittel gefüllt wird, wobei

die Kammer mit zusätzlichem Dichtuncrsmittel nachgefüllt werden i
j kann, ohne daß die Kugelgelenkkupplung von dem Rohrleitungs-

system gelöst werden muß.

Zur Abdichtung der Kugelgelenkkupplung wird ein Dichtmittel verwendet, das bei hohen und niedrigen Temperaturen in plastischem Zustand verbleibt, keinen dauernden Drucksitz aufrechterhält und die Kupplungsteile auch bei erhöhten Temperaturen vor Korrosion schützt.

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I ζ - i Ui. J B

Die erfindungsgemäße Kugelgelenkkupplung besitzt einen

sphärischen kugelförmigen in einem Gehäuse eingeschlossenen j

ί Teil und ist gekennzeichnet durch ein Paar von in den Gehäuse !

aufgenommenen Lagern, die in innigem Kontakt mit dem j

sphärischen kugelförmigen Teil stehen, wobei ein Lager an j

jeder Seite der Mittelebene des sphärischen kugelförmigen j Teiles angeordnet ist; die Lager stützen den sphärischen j

kugelförmigen TeiJ. in radialer Richtung unter Abstandsbildung j gegenüber dem Gehäuse ab und sind so angeordnet, daß sie \

i mit dem sphärischen kugelförmigen Teil und dem Gehäuse eine i

innere Kammer bilden zur Aufnahme eines Dichtungsmittels, j

das in innigem Kontakt mit den Lagern und dem sphärischen i

kugelförmigen Teil steht, um die Kupplung abzudichten; das J

Gehäuse ist mit Zutrittsöffnungen zur Kammer ausgestattet. j

Die Kugelgelenkkupplung ist insbesondere geeignet zur Benutzung bei unter hohen Temperaturen und Drücken stehenden
Rohrleitungen, sie ist jedoch ebenfalls geeignet zur Verwendung bei Rohrleitungssystemen mit niedrigen Temperaturen
und Drücken.

Das Verfahren zur Abdichtung der Kugelgelenkkupplung kennzeichnet sich dadurch, daß in die geschlossene Kammer zwischen dem kugelförmigen Teil und dem Gehäuse ein Dichtungsmittel

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unter Druck eingespritzt wird_r um sie vollständig mit dem Dichtungsmittel auszufüllen.

Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Kugelgelenkkupplung.

Die Kugelgelenkkupplung 10 besteht aus einem Rohr 11, das einen sphärischen kugelförmigen Teil 12 besitzt, der in einem Gehäuse 13 eines benachbarten Rohres aufaenomnen ist. Das '■■

Gehäuse 13 besitzt eine zylindrische Bohrung 14 zur Auf- j

nähme des sphärischen kugelförmigen Teiles 12. Die Bohrung i 14 endet in einer Ringschulter 15. Ein inneres ringförmiges J

Lager 16 liegt an der Schulter 15 an und besitzt eine innere sphärische Oberfläche 15, die an dem innenliegenden Teil der sphärischen Oberfläche des Kugelteiles 12 anliegt. An der entgegengesetzten Seite des kugelförmigen Teiles 12 ist ein äußeres ringförmiges Lager 18 vorgesehen, das ebenfalls eine innere sphärische Oberfläche 19 besitzt, die an dem äußeren Teil der sphärischen Oberfläche des kugelförmigen Teiles 12 anliegt. Der äußere und innere Lagerring 16, 18 bestehen vorzugsweise aus einem dauerhaft haltbaren Material, beispielsweise Gußeisen, und jeder Lagerring 16, 18 besitzt einen Außendurchmesser, mit dem er fest an der inneren Oberfläche der Bohrung 14 des Gehäuses 13 anliegt. Die Lager-

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ringe 16, 18 stützen den kugelförmigen Teil 12 unter Abstandsbildung in radialer Richtung in dem Gehäuse ab, wie später im einzelnen beschrieben wird.

Das äußere freie Ende des Gehäuses 13 besitzt einen starren | nach auswärts gerichteten Ringflansch 20. Der Flansch 20 trägt j eine Mehrzahl von axial gerichteten 3olzen 21, die sich durch einen Haltering 22 erstrecken, der einen Ringbund 2 3 besitzt, der in Druckeingriff mit dem äußeren Lagerring 18 steht durch Spannmuttern 24, die über nichtdargestellte Federringe an dem Haltering 22 angreifen. Die Lagerringe 16 und 18 werden j

durch Druck in innigem Kontakt mit dem sphärischen Kugelteil I

ι 12 beiderseits seiner Mittelebene gehalten, da der innere J

Lagerring 16 an der Schulter 15 des Gehäuses 13 abgestützt ist,j und der äußere Lagerring durch den Haltering 12 nach innen gedrückt wird. Da die Lagerringe 16 und 18 nicht der Abdichtung der Kugelgelenkkupplung 10 dienen, hat der durch die Bolzen 21 ausgeübte Druck lediglich den Zweck, eine axiale Bewegung

dem zwischen den Lagerringen 16 und 18 und sphärischen kugelförmige;η

Teil 12 zu verhindern.

Der Haltering 22 umschließt das Rohr 11 und besitzt eine j

ringförmige nach außen konisch gerichtete Öffnung 25, die so groß ist, daß das Rohr 11 sich frei und universell gegenüber dem Gehäuse 13 bewegen kann.

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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Anordnung der Lagerringe 16 und 18, die den kugelförmigen Teil in dem Gehäuse 13 abstützen. Die gegenüberliegenden Oberflächen des kugelförmigen Teiles 12, des Gehäuses 13 und des inneren und äußeren Lagerringes 16 und 18 bilden eine ringförmige

Kammer 26, die mit einem Dichtungsmittel gefüllt wird. Zu i

diesem Zwecke besitzt das Gehäuse 13 ein Paar von mit Gewinde !

versehenen, in die Kammer 26 mündenden Bohrungen 27. Die ι Bonrungen sind diametral einander gegenüberliegend angeordnet,! in der Zeichnung sind sie zum Zwecke der Darstellung um 90° versetzt gezeigt. Jede Gewindebohrung 27 nimmt einen Verschlußj-3topfen 28 auf zum Verschließen der Kammer 26 nach Füllung mit dem Dichtungsmittel. Die Abdichtung der Kuge!gelenkkupplung 10, bei der die metallischen Lagerringe 16 und 18 einen Teil der Kammer 26 bilden, wird dadurch erhalten, daß die Kammer 26 mit einem Dichtungsmittel 29 gefüllt wird, das sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen in plastischem Zustand bleibt. Das Füllen der Kammer 26 mit dem Dichtmittel kann beispielsweise mit einer Fettpresse, einer Druckschraube oder dergleichen erfolgen. Gegebenenfalls kann es notwendig sein, die Kammer 26 mit dem Dichtungsmittel durch Einspritzung zu füllen und den Einspritzdruck aufrechterhalten. Zu diesem Zwecke können übliche nicht dargestellte Fittings anstelle der Verschlußstopfen verwendet werden. Zusätzliches Dichtungsmittel kann der Kugelgelenkkupplung 10 zu beliebiger Zeit

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zugegeben werden durch entfernung der Verschlußstopfen 2 8

1 und Nachfüllung der Kammer 26, um die Dichtwirkung zwischen!

den Teilen der Kugelgelenkkupplung 10 aufrechtzuerhalten. i

Ein vorteilhaftes Dichtmittel ist ein solches, das für

längere Zeiten bei sehr hohen Temperaturen plastisch bleibt· und unter Druck fließt, wobei der Druck das Dichtmittel· i

in jede mögliche Leckstelle der Kupplung einführt. Außerdem

j ist das Dichtmittel so beschaffen, daß es bei sehr hohen ;

Temperaturen nicht härtet oder abbindet. Ks wurde gefunden,'

' ι

daß ein Dichtungsmittel bestehend aus ca. 21% Asbest, ; ca. 13% Aluminium und ca. 66% eines Phenolharzes besonders j

geeignet für die Kugelgelenkkupplung 10 ist, wenn es in I

j die Dichtungskammer 26 eingespritzt wird und in ihr unter

Druck gehalten wird. Weiter wurde gefunden, daß das vorbe-

! nannte Dichtungsmittel die Metalloberflächen der Kupplung

ι .]

j nicht angreift oder zerstört, sondern ein Rosten verhindert!

ι und die sich bewegende Oberfläche der Kugelgelenkkupplung j

j 10 schützt. Weiter wurde gefunden, daß das Dichtungsmittel j

mit der vorerwähnten Zusammensetzung sich nicht verflüchtigt}, i hart wird oder schrumpft bei erhöhten Temperaturen oder

Drücken.

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ZG iÜ23H - ys -

1**

Die Verwendung der aus Metall bestehenden Lagerringe 16 S

und 18 bei der Kugelgelenkkupplung 10 hat den weiteren Vorteiüj, daß bei Bewegung des kugelförmigen Teiles 12 in den Lager- ' ringen 16 und 18 die Oberflächen der Lagerringe poliert werden, so daß die sich berührenden Flächen des kugelförmigen Teiles ! 12 und der .Lagerringe 16, 18 eine zusätzliche Abdichtung j

bilden. ι

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Claims

28 1Ü23Ö

ι ANSPRÜCHE j

_r. !

( 1. Gas- und flüssigkeitsdicnte Kugelgelenkkuoolunc für '

insbesondere unter hohen Temperaturen und Drücken stehende Rohrleitungen, bestehend aus einen?, am i^nde des einen Rohres angeordneten kugelförmigen Teil und einem diesen aufnehmenden, am Ende des benachbarten Rohres angeordneten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet , daß ein Paar in dem Gehäuse (13) aufgenommene, in dichtem Kontakt mit aer sphärischen Oberfläche des kugelförmigen Teiles (12) stehende, beiderseits unter Äbstandsbildung zur ilittelebene des kugelförmigen Teiles (12) liegende, diesen in radialer Richtung im Gehäuse (13) haltende Lager (16), (18) vorgesehen sind, die mit der sphärischen Oberfläche des kugelförmigen Teiles (12) und der Innenwand (14) des Gehäuses (13) eine geschlossene ringförmige Di cn tungs kammer (26) bilden, und daß das Gehäuse (13) mit in die '

Dichtungskammer (26) mündenden, der Eingabe, eines :

j Dichtungsmittels (29) dienenden verschließbaren Öffnungen!

(27) versehen ist.

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i. J O

■ 2. Äugelc/elenkkuoplung nach ^nsnrucn 1, dadurcii gekann- j

j !

j zeichnet, aaß das Gehäuse (13) eine eine Ringschulter

(15) bile ende Sackoohruna (14) und an seinem freien

^! ^'nde einen Rinrf lan sch (20) besitzt, und daß die Laaer ι

I ;

; (lo, lö) als Rinc/e ausgebildet sind mit einem dew

j Durcnmesser cer zylindrischen Bohrung (14) des Gehäuses !

\ (13) entsprechenden Außendurchmesser und mit der Ober-

! fläche des kugelförmigen Teiles (12) entsprechenden

SOh'iriscnen Innenflächen (17), (19). ί

1 i

ι ;

3. Kugelgelenkkupplung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch _;

j gekennzeichnet, daß dem Flansch (20) des Gehäuses (13) :

I ein Haltering (22) zugeordnet ist, der einen in den i

Flansch (20) eingreifenden Ringbund (22) besitzt, daß ;

I j der eine Lagerring (16) sich an der Schulter (15) ab- J

! I

stützt und der andere Lagerring (18) an den Ringbund

j (23) anliegt, und daß der Ringflansch (20) mit dem Haltering (22) durch achsparallel gericntete Druckschrauben

(21), (24) verbunden ist.
j

4. Kugelgelenkkuppluncr nach einem der Ansprücne 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (16, 18) aus
Gußeisen bestehen.

8 π 9 s < "ι ι η α

■ ■ - ³ -

5. Kugelgelenkkuppliing nach einem der Anspräche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die in die Dichtungskaruner

(26) führenden öffnungen (2 7) des Gehäuses (13) mit

• ein Dichtungsmittel (29) führenden Druckleitungen ver-

bindbar und durch Stoofen (28) verschließbar sind.

Kugelgelenkkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ; dadurch gekennzeichnet, da3 als Dichtungsmittel (29) .

ein Material verv7endet v/ird, das bei hohen Temperaturen _; und Drücken in plastischem fließfähigem Zustand bleibt,
nicht härtet oder schrumpft, und das nicht flüchtig
und korrosionsverhindernd ist.

Kugelgelenkkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmittel zu 21% aus /asbest, '·

zu 13% aus Aluminium und zu 66% aus Phenolharz besteht. !

Verfahren zum Abdichten der Kugelgelenkkupplung nach
Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das

Dichtungsmittel in die im Gehäuse befindliche Dichtungs- ;

kammer unter Druck eingespritzt und unter Druck gehalten !

wird. j

-A-

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskaiamer nach erfolgter Eingabe des Dichtungsmittels verschlossen wird.

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