DE2936215C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwenkschraubverbindung für Rohre oder dergleichen mit einem Mantelrohrteil und einem in diesem drehbar gelagerten Rohrstutzen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es handelt sich hierbei ganz allgemein um ein drehbares Verbindungselement, etwa nach Art einer Kugellagerver­ bindung, und vorzugsweise um eine solche für Flüssigkeits­ leitung, mit der es möglich wird, koaxiale Drehbewegungen zwischen zwei Teilen oder Abschnitten der Leitung vor­ zunehmen, wobei die Lage der beiden Rohrteile sich durch eine gemeinsame Achse zueinander und zu dem Verbindungs­ element kennzeichnet.

Drehbare Schraubverbindungen für Rohrleitungen, etwa für Schlauchtrommeln, müssen Lagerverbindungen aufweisen, die bei ausreichender Abdichtung die nötigen Drehbewegungen ermöglichen. Im allgemeinen bestehen solche Verbindungselemente aus einem Rohrstutzen, der axial zu und befestigbar an einem Schraub- oder Drehteil liegt.

Bekannte drehbar gelagerte Rohrstutzen, die in ein Mantelelement nach Art einer Kugellagerverbindung eingreifen, sind beispielsweise in der US-PS 34 01 956 und in der US-PS 34 08 095 beschrieben. Bei diesen Kugellager- oder Schraubverbindungen ist es erforder­ lich, den Rohrstutzen und das Mantelrohrteil aus einem Material herzustellen, welches eine hohe Druckbelastung aufzunehmen in der Lage ist, und die Kugellagerlaufbahnen müssen mit höchster Präzision bei nur sehr kleinen Toleranzen hergestellt werden. Damit ergibt sich für die Fertigung solcher Ver­ bindungselemente ein finanziell hoher Aufwand.

Aus der US-PS 31 48 897 ist eine Schwenkschraub­ verbindung mit einem Spaltlagerring bekannt, der in einer Nut auf dem Rohrstutzen gelagert ist, und von der sich in axialer Richtung erstreckenden inneren Wand des Mantelrohrteils gehalten ist, wobei er sich mit seiner einen Stirnfläche an einem Absatz in dem Mantelrohrteil abstützt.

Die US-PS 26 55 391 offenbart eine Schwenkschraub­ verbindung, die ein zweiteiliges äußeres Verbindungs­ element und einen inneren Rohrstutzen aufweist. Der innere Rohrstutzen umfaßt einen einstückig mit ihm verbundenen nach außen hervorstehenden Flansch, gegen den sich zwei Kugellager abstützen.

Die US-PS 27 68 358 bezieht sich auf drehbare oder schwenkbare Schraubverbindungen für Wellenleiter, bei der ein Sprengring die Verbindungselemente, zwischen denen sich ein Kugellager befindet, axial zusammenhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwenkschraubverbindung für Rohre zu schaffen, die bei guter Abdichtung eine ausreichende Dreh­ bewegung ermöglicht, wobei die Montage einfach und die Herstellungskosten im Vergleich zum Stand der Technik gering sein sollen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale erfindungsgemäß erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Verwendung zweier im Abstand zueinander angeordneter Nadellager oder Walzenlager zwischen den ineinanderfügbaren beiden Teilen des Verbindungs­ elementes, nämlich eines Rohrstutzens und eines Mantelelementes, läßt sich durch ausreichende Druck­ beaufschlagung auf die Nadellager eine vorteilhafte Lagerung bei gleichzeitig hervorragender Abdichtung innerhalb des Verbindungselementes.

Damit ergibt sich eine besonders wirtschaftliche Her­ stellungsweise für eine Schwenkschraubverbindung der hier bezeichneten Art, bei der Drucklager zwischen zwei zusammenfügbaren Verbindungselementen, wie einem Rohrteil und einem Rohr­ stutzen, kostensparend unter sehr definierten Bedingungen montiert und eingestellt werden können. Besonders die Kosten für die Drucklager selbst können gegenüber den bisher erforderlichen mit den genauen Toleranzen herzu­ stellenden Kugellagerverbindungen erheblich herabgesetzt werden, ohne daß die nötigen Toleranzen schlechter werden. Das vorliegende Verbindungselement ist in der Lage, relativ hohe Biegemomentkräfte aufzunehmen, ohne daß Deformationen oder Beschädigungen des Mantelteils oder anderer Teile auftreten, und die Möglichkeit, das eine Teil gegen das andere frei zu drehen, ist auch bei extremer Seitenbelastung sichergestellt. Der Aufbau der vorliegenden Dreh- bzw. Schwenkverbindung ist einfach in seiner Konstruktion und ökonomisch bezüglich seiner Herstellung.

Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung und ihre nachfolgende Beschreibung soll dem weiteren Verständnis derselben dienen. Es bedeutet

Fig. 1 eine perspektivische Explosions­ darstellung der erfindungsgemäßen Schwenkschraubverbindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Ver­ bindungselement gemäß Fig. 1 im zusammengefügten Zustand;

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 wiederum teilweise im Schnitt für eine weitere Ausführungsform; und

Fig. 4 ein weiter abgewandeltes vorteil­ haftes Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes nach der Er­ findung.

Die vorliegende Schwenkschraubverbindung besteht aus einem Gehäuse oder Mantelteil mit einem erweiterten offenen Ende und einer sich durch diese Ummantelung hindurch­ erstreckenden Bohrung sowie einem gegen dieses Teil drehbar angeordneten Einsatzteil oder einer Buchse, wobei kennzeichnend für die Verbindung ein Spaltlagerring ist, der wenigstens teilweise innerhalb einer Ringausnehmung in der äußeren Oberfläche der Buchse bzw. eines entsprechen­ den Rohrstutzens liegt und ein tassen- oder tiegelförmiges Element nach Art eine Aufnahmehülse für den Lagerring, so daß dieser gegen Radialbewegung gesichert ist und ein erstes und ein zweites Drucklager, welche den innenliegenden Rohrstutzen umgreifen, sowie Hilfsmittel zum Vorspannen der genannten Drucklager innerhalb der Lagerverbindung.

Das vorliegende Verbindungselement nach Art einer Schraub­ verbindung ist in Fig. 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen und seine Einzelteile sind in perspektivischer Wiedergabe in Form einer Explosionsdarstellung verdeutlicht. Die Schraubverbindung 10 setzt sich im wesentlichen aus dem äußeren Mantelrohrteil 11 und dem wenigstens teilweise in dieses eingreifenden und gegen dieses drehbar gehaltenen Rohrstutzen 12 zusammen, wobei die gegenseitige Verdrehung durch erste und zweite im Abstand zueinander gehaltene Drucklager 13 und 14 möglich ist, die mittels einer Mutter 15 mit Außengewinde ein Vorspannen und damit eine Druckbeaufschlagung der Drucklager 14 und 15 in vorbe­ stimmbarer Form ermöglicht.

Obwohl sich die vorliegende Erfindung ganz allgemein auf Verbindungselemente bezieht, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das eine Teil gegen das andere drehbar ist, besteht das vorliegende Ausführungsbeispiel aus zwei ineinanderfügbaren Rohrmuffenteilen, nämlich wie bereits Fig. 1 zeigt, dem äußeren Mantelrohrteil 11 und dem im zusammengefügten Zustand zentrisch hierzu liegenden Rohrstutzen 12. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, hat das Mantelrohrteil 11 von zylindrischer Form einen Durchlaß und Rohrstutzen 16, der konzentrisch zu dem sich an diesen anschließenden erweiterten Bereich liegt. Der in seiner radialen Ausdehnung kleinere Abschnitt 16 ist mit Innengewinde 17 versehen, auf welches ein nicht dargestelltes Rohr aufschraubbar ist. Dort wo sich das Mantelrohrteil 11 kegelstumpfartig erweitert, ist, wie insbesondere aus der Teilschnittdarstellung in Fig. 2 ersichtlich, ein innerer Flansch 18 vorgesehen, der die Begrenzung eines ersten Ringraumes 19 zwischen der inneren Umfangsfläche des Mantelrohrteils 11 und der im zusammen­ gefügten Zustand zugehörigen äußeren Umfangsfläche des Rohrstutzens 12 vorgibt, von welchem die beiden Drucklager 13 und 14 aufgenommen sind. Eine zweite flanschartige Anlagefläche 20 definiert einen zweiten kleineren Ringraum 21, der der Aufnahme eines Paßstückes dient, wobei dieser Ringraum in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise noch von dem in seinem Durchmesser verjüngten Endabschnitt des Rohrstutzens 12 begrenzt ist. Ein in Aufnahmerichtung des Rohrstutzens 12 liegender erster Bereich der inneren Umfangsfläche des Ringraumes 19 ist mit Innengewinde 22 versehen, auf welches eine mit entsprechendem Außenge­ winde versehene Überwurfmutter 15 geschraubt werden kann.

Der in seiner Formgebung zylindrische Rohrstutzen 12 ist von einer konzentrischen Längsbohrung 23 durchgriffen, die ihrerseits konzentrisch zu der Bohrung 16 des Mantel­ rohrteils 11 liegt. Der Rohrstutzen 12 ist in seinem in radialer Richtung erweiterten Abschnitt mit Innengewinde 24 versehen, auf das ein Ende eines Rohrleitungsabschnittes geschraubt werden kann, wobei der Rohrstutzen 12 gegen das Mantelrohrteil 11 in Achsrichtung drehbar ist. Auf der äußeren Oberfläche des Rohrstutzens 12, und zwar in dem mit Innengewinde 24 versehenen Endabschnitt gegenüber­ liegenden Endabschnitt, befindet sich ein radialer Absatz 25, mit dem der äußere Durchmesser des Rohrstutzens 12 in diesem Bereich 26 verkleinert ist, und zwar so, daß er in der in Fig. 2 dargestellten Weise in den in seinem lichten Durchmesser verjüngten Bereich des Mantelrohr­ teiles 11 einfügbar ist bei gleichzeitiger Aufnahme eines Dichtringes 27 innerhalb des gebildeten Ringraumes 21. Der zweite in seinem äußeren Durchmesser erweiterte Umfangs­ bereich 28 des Rohrstutzens 12 ist in der dargestellten Weise eingepaßt in den Abschnitt 21 des Mantelrohrteils 11. Im Umfangsbereich 28 befindet sich eine Ringausnehmung 29, die der Aufnahme eines Lagerringes 30 dient, auf den später noch näher eingegangen werden wird.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Rohrstutzen 12 mit seinem ersten Bereich 26 in das Mantelrohrteil 11 einge­ fügt bzw. von diesem aufgenommen, wobei die radiale Anschlag­ fläche 25 und die radiale Anschlagfläche 20 im radial verjüngten Bereich 26 des Rohrstutzens 12 die Lage der beiden Verbindungselemente zueinander fixieren und zwischen diesen eine Ringdichtung 27 aufgenommen ist, die das durch die Rohre strömende Fließmedium nicht in den Ringraum 19 austreten läßt.

Wie bereits erwähnt, ist der Rohrstutzen 12 drehbar von dem Mantelrohrteil 11 aufgenommen, wobei Drucklager 13 und 14 die Verdrehbarkeit der Teile gegeneinander sicherstellen. In diesem Zusammenhang ist es wesentlich, daß zwischen den beiden Drucklagern 13 und 14 ein Lagerring angeordnet ist, und zwar ein Spaltlagerring 30, der im Ausführungsbeispiel aus zwei Halbringen bestehend innerhalb der Ausnehmung 29 des Rohrstutzens 12 liegt. Der Spaltlagerring 30 wird hier­ bei teilweise von einer etwa tassen- oder tiegelförmigen Aufnahmehülse 31 umgriffen, wie das aus den Darstellungen ersichtlich ist. Diese Aufnahmehülse 31 sichert die beiden Hälften des Spaltlagerringes 30 gegen radiale Verschiebung.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, sind die beiden Drucklager 13 und 14 auf der äußeren Umfangsfläche des Abschnittes 28 des Rohrstutzens 12 an den beiden gegenüber­ liegenden Seiten des Spaltlagerringes 30 in Stellung ge­ bracht, wobei das Drucklager 13 zwischen der einen Stirn­ seite des Spaltlagerringes 30 und der ersten radialen Schulter des Mantelrohrteils 11 liegt und das Drucklager 14 zwischen der gegenüberliegenden Stirnseite des Spalt­ lagerringes 30 und der Mutter 15. Die beiden Drucklager 13 und 14 und der Rohrstutzen 12 sind in ihrer Lage zu­ einander innerhalb des Mantelrohrteiles 11 mittels der Mutter 15 gehalten, welche in das Mantelrohrteil 11 ein­ schraubbar ist. Wesentlich ist, daß der Spaltlagerring 30 zunächst die Montage der Dichtungen und Drucklager auf dem Rohrstutzen 12 ermöglicht und dann das Zusammenfügen der Einheit und das Einbringen in das Mantelrohrteil 11. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Arten von Schraubverbindungen, Schwenkverbindungen oder Kugellager­ verbindungen auf einfache Weise montieren. Auch ist es durch den vorbeschriebenen Aufbau möglich, eine genau vorbestimmbare Druckbeaufschlagung auf die Lager 13 und 14 auszuüben.

Wie zuvor erwähnt, sind die Drucklager 13 und 14 mittels der Mutter 15 für eine paßgenaue feste Zusammenfügung des Mantelrohrteils 11 mit dem Rohrstutzen 12 vorspannbar. Um eine gewünschte Druckbeaufschlagung auf die Lager 13 und 14 aufrechtzuerhalten, ist in den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 4 ein Sprengring 32 vorgesehen, der innerhalb einer abgeschrägten Ringausnehmung 33 im ersten Abschnitt 19 des Mantelrohrteils 11 gehalten ist. Der Sprengring 32 übt einen konstanten Druck aus und verhindert die Lockerung der Mutter 15 und damit eine Veränderung der Druckbeaufschlagung der Drucklager 13 und 14. Wie dargestellt, ist der den Drucklagern entgegengesetzt liegende stirnseitige Bereich der Mutter 15 mit radialen Schlitzen 15′ versehen, in die ein nicht dargestelltes Spannwerkzeug eingeführt werden kann, um die Mutter 15 drehen zu können und damit den Drucklagern die gewünschte Spannkraft zu geben.

Um die Herstellungskosten der vorliegenden Schraubver­ bindung mit dem Mantelrohrteil 11 und dem Rohrstutzen 12 auf ein Minimum herabsetzen zu können und gleichzeitig die Lebensdauer zu verbessern, sind zwischen jedem der Drucklager 13 und 14 und ihren zugehörigen Lageroberflächen gehärtete Verschleißflächen vorgesehen.

Ein Laufring 34 ist zwischen der einen stirnseitigen Fläche des Drucklagers 13 und der ersten radialen Schulter 18 des Mantelrohrteils 11 in Stellung gebracht, während die gegenüberliegende Stirnseite des Drucklagers 13 gegen den radialen Abschnitt 31′ der Aufnahmehülse 31 anliegt. Desgleichen ist das Drucklager 14 zwischen zwei Laufringen 35 und 36 montiert, wobei der Laufring 35 benachbart zu dem Spaltlagerring 30 liegt und der Laufring 36 an die Stirnseite der Mutter 15 angrenzt.

Zu der Schraubverbindung nach Fig. 1 und 2 gehört noch eine Staubabdichtung 37 in Form eines entsprechenden Dichtungsringes, der zwischen dem zweiten Abschnitt 28 des Rohrstutzens 12 und dem radial verlaufenden Oberflächen­ bereich innerhalb der Mutter 15 in Stellung bringbar ist und das Eindringen von Staub und anderen Kontaminationen in den Bereich der Drucklager 13 und 14 verhindert. Die Staubdichtung 37 ist vorteilhaft darüber hinaus so ausge­ bildet, daß sie ein in den Ringraum der Drucklager 13 und 14 einbringbares Schmiermittel zurückhält, welches über einen Schmiernippel 38 in den genannten Ringraum hinein­ gedrückt werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der hier beschriebe­ nen Lagerverbindung ist in Fig. 3 wiedergegeben, wobei diese dort allgemein mit dem Bezugszeichen 10 a versehen ist, und im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ähnelt mit Ausnahme des Mantelrohrteils 11 a, welches in der dargestellten Weise abgewinkelt ist und mit Ausnahme der Tatsache, daß die Mutter 15 hier nicht mit einem Sprengring sondern mit einer Feststell-Madenschraube 39 arretierbar ist.

Eine noch weitere Ausführungsform ist schließlich in Fig. 4 gezeigt und dort allgemein mit dem Bezugszeichen 10 b bezeichnet, wobei diese Ausführungsform so ausgebildet ist, daß sie auch extremen Seiten- oder Radialbelastungen standhält, wie sie von manchen Leitungssystemen für Fließmedien aller Art aufgenommen werden müssen. Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen dadurch, daß die Formgebung des Gehäuseteils 11 b und des Rohrstutzens 12 b in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise verändert ist und zusätzlich dadurch, daß diese Ausführungsform mit ersten und zweiten Radialdrucklagern 40 und 41 versehen werden kann, die innerhalb des Gehäuseteiles 11 b in Stellung gebracht sind und der radialen Lagerung des Rohrstutzens 12 b dienen. Das erste radiale Drucklager 40 ist in der dargestellten Weise am Randende des Rohrstutzens 12 b angrenzend an die Abdichtung 42 das Fließmedium und zwischen dem Rohrstutzen 12 b und dem Gehäuseteil 11 b montiert. Das zweite radiale Drucklager 41 umgreift den Rohrstutzen 12 b und befindet sich im unteren Bereich einer Gegenbohrung in der Mutter 15 angrenzend an eine Staubabdichtung 43.

Claims (7)

1. Schwenkschraubverbindung für Rohre mit einem Mantelrohrteil (11) und einem in diesem drehbar gelagerten Rohrstutzen (12), wobei ein Spalt­ lagerring (30) in einer Ausnehmung (29) der äußeren Umfangsfläche (28) des Rohrstutzens (12) gehalten ist und ein Drucklager (14) benachbart zum Spalt­ lagerring (30) vorgesehen ist, das durch ein Druckbeaufschlagungselement (15) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Spaltlagerring (30) wenigstens teilweise aufnehmende und umgreifende tiegelförmige Aufnahmehülse (31) vorgesehen ist, und daß beid­ seitig des Spaltlagerringes (30) je ein Drucklager (13, 14) angeordnet ist.

2. Schwenkschraubverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Hilfsmittel (32, 39) zur Sicherung der Druckbeaufschlagungselemente (15) in einer vorbestimmbaren Stellung, beziehungsweise einem entsprechenden Abstand zu den beiden Druck­ lagern (13 und 14).

3. Schwenkschraubverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucklager (13, 14) Nadellager sind.

4. Schwenkschraubverbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbeaufschlgungs­ element eine mit Gewinde beaufschlagte Überwurf­ mutter (15) ist, die in das Mantelrohrteil (11) einschraubbar gegen die Drucklager (13, 14) drückt.

5. Schwenkschraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hilfsmittel zur Sicherung der Lage der Überwurfmutter (15) aus einem abgeschrägten Haltering (32) bestehen.

6. Schwenkschraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hilfsmittel zur Sicherung der Überwurfmutter (15) eine Arretierschraube (39) mit umfassen.

7. Schwenkschraubverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Radiallager (40) um das Randende des Rohrstutzens (12), welches innerhalb einer Bohrung des Mantelrohrteils (11) aufgenommen ist und ein zweites Radiallager (41) um den Rohr­ stutzen (12), welches innerhalb einer Bohrung der Überwurfmutter (15) gehalten ist.