DE69618898T2 - Rohrkompensator - Google Patents

Rohrkompensator

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DE69618898T2
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balls
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Bradley Joseph Johnston
Mark Kevin Meyer
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/10Adjustable joints, Joints allowing movement comprising a flexible connection only, e.g. for damping vibrations
    • F16L27/107Adjustable joints, Joints allowing movement comprising a flexible connection only, e.g. for damping vibrations the ends of the pipe being interconnected by a flexible sleeve
    • F16L27/11Adjustable joints, Joints allowing movement comprising a flexible connection only, e.g. for damping vibrations the ends of the pipe being interconnected by a flexible sleeve the sleeve having the form of a bellows with multiple corrugations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005Sealing means between non relatively rotating elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D9/06Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F01D9/065Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids

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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf Expansionsverbindungen darin zum Anpassen an unterschiedliche thermische Bewegung von Strömungsmittel führenden Komponenten.
  • Ein Gasturbinentriebwerk enthält einen Verdichter zum Verdichten von Luft, die in geeigneter Weise mit Brennstoff gemischt und in einer Brennkammer gezündet wird zum Erzeugen von heißen Verbrennungsgasen, die stromabwärts durch eine oder mehrere Turbinen strömen. Verschiedene Komponenten der Turbinen werden gekühlt durch Verwendung von einem Teil der verdichteten Luft, die von dem Verdichter abgezweigt wird zur Verwendung als Kühlluft. Die von dem Verdichter abgezapfte Kühlluft wird durch geeignete Leitungen und Verbindungen zu verschiedenen Komponenten geleitet, die eine Kühlung erfordern, wobei viele der Leitungen während des Betriebs unterschiedlicher thermischer Bewegung und Schwingungsanregung ausgesetzt sind.
  • Strömungsmittel führende Verbindungen, wie beispielsweise diejenigen, die in dem Abzapfluftsystem verwendet werden, nehmen verschiedene übliche Formen einschließlich Kugelgelenkverbindungen an, die eine relative Schwenkbewegung gestatten, wobei die Verbindungen üblicherweise auch so konfiguriert sind, dass sie eine unterschiedliche Translation zwischen benachbarten Enden der Leitungen aufnehmen (siehe beispielsweise Dokumente US-A-2 616 728 und US-A-2 712 456). Jedoch sind traditionelle Graphitkugelverbindungen einer unerwünschten Leckage in Anbetracht der verschiedenen unterschiedlichen Schwenk- und Translationsbewegung ausgesetzt, der die Verbindung während des Betriebs ausgesetzt ist, und auch aufgrund von Schwingungsanregung. Wenn die Kugelverbindungen während des Betriebs verschleißen, wird die dadurch bedingte Leckage mehr und mehr ein Problem, bis die traditionellen Graphitkugelverbindungen einen Austausch unter wesentlichen Kosten erfordern.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung wird eine Expansionsverbindung zum Verbinden erster und zweiter Fluidleitungen geschaffen, enthaltend:
  • ein rohrförmiges erstes Passstück, das an seinem nahegelegenen (proximalen) Ende eine erste Hülse für eine feste Verbindung mit der ersten Leitung und an seinem entfernten (distalen) Ende eine erste Kugel aufweist,
  • ein rohrförmiges zweites Passstück, das an seinem nahegelegenen (proximalen) Ende eine zweite Hülse für eine feste Verbindung mit der zweiten Leitung und an seinem entfernten (distalen) Ende eine zweite Kugel aufweist, die mit axialem Abstand von der ersten Kugel in Strömungsverbindung damit angeordnet ist,
  • einen ersten Sockel, der die erste Kugel für eine Schwenkbewegung darin aufnimmt,
  • einen zweiten Sockel, der die zweite Kugel für eine Schwenkbewegung darin aufnimmt, und
  • einen rohrförmigen Faltenbalg, der koaxial mit den ersten und zweiten Sockeln angeordnet ist und gegenüberliegende erste und zweite entfernte (distale) Enden hat, wobei der Faltenbalg eine unterschiedliche Bewegung zwischen den ersten und zweiten Sockeln aufnimmt, wobei die ersten und zweiten Kugeln darin schwenkbar sind, gekennzeichnet durch die Merkmale des kennzeichnenden Abschnittes von Anspruch 1.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nun mit weiteren Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Fig. 1 ein Beispiel von einem Flugzeug-Turbofan- Gasturbinentriebwerk ist, das ein Luftabzapfsystem hat, das einen Teil der verdichteten Luft zu einem ringförmigen Verteiler leitet, der eine Niederdruckturbine zu ihrer Kühlung umgibt;
  • Fig. 2 eine radiale Ansicht von einem Beispiel eines gelenkigen Luftverteilers ist, der die in Fig. 1 dargestellte Niederdruckturbine umgibt und allgemein entlang der Linie 2-2 gesehen ist und eine Anzahl von Expansionsverbindungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;
  • Fig. 3 eine Seitenschnittansicht von einem Ausführungsbeispiel von einer der in Fig. 2 gezeigten Expansionsverbindungen ist und allgemein entlang der Linie 3-3 gesehen ist;
  • Fig. 4 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht von dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Expansionsverbindung ist.
  • Beschreibung des (der) bevorzugten Ausführungsbeispiels(e)
  • In Fig. 1 ist schematisch eine axiale, teilweise geschnittene Ansicht von einem Beispiel eines Flugzeug-Turbofan- Gasturbinentriebwerks 10 dargestellt. Das Triebwerk 10 enthält in einer Reihenströmungsverbindung einen Fan 10a, einen Niederdruck-Verdichter 10b, einen Hochdruck-Verdichter 10c, eine Brennkammer 10d, eine Hochdruck-Turbine 10e und eine Niederdruck-Turbine 10f, die mit zwei Rotorwellen verbunden und in Aufbau und Betrieb üblich sind. Während des Betriebs strömt Luft 12 durch den Fan 10a und wird in den Verdichtern 10b, c verdichtet, wobei der größere Teil der verdichteten Luft in der Brennkammer 10d mit Brennstoff gemischt und gezündet wird, um Verbrennungsgase zu erzeugen, die durch die Turbinen 10e, f geleitet werden zum Antreiben des Triebwerkes im Flug.
  • In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden gewählte Komponenten der Niederdruck-Turbine 10f in üblicher Weise gekühlt und mit einem Teil der verdichteten Luft 12 versorgt, die von einer geeigneten Stufe des Hochdruck- Verdichters 10c abgezapft wird, um der Niederdruck-Turbine 10f über ein Abzapfluftsystem Kühlluft 12b zuzuführen.
  • Das Abzapfluftsystem enthält einen ringförmigen, viele Komponenten aufweisenden Luftverteiler 14, der die Kühlluft 12b empfängt und die Kühlluft in geeigneter Weise an die verschiedenen Komponenten innerhalb der Niederdruck-Turbine 10f verteilt. Fig. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel des Verteilers 14 dar, der die Niederdruck-Turbine 10f umgibt, die gestrichelt gezeigt ist. Die Kühlluft 12b wird in geeigneter Weise in den Verteiler 14 durch seine üblichen Einlässe 14a geleitet. Die Luft wird aus dem Verteiler 14 in die Niederdruck-Turbine 10f ausgestoßen durch übliche Auslässe 14b in der Form von radial nach innen verlaufenden und axial geneigten Rohrleitungen. Die Kühlluft 12b wird in Umfangsrichtung um den Verteiler 14 herum durch miteinander verbundene, ein Strömungsmittel führende Leitungen verteilt, die allgemein mit 16 bezeichnet sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mehrere Expansionsverbindungen 18 in Umfangsrichtung im Abstand um den Umfang des Verteilers 14 herum zwischen benachbarten Verteilerauslässen 14b angeordnet, um eine unterschiedliche thermische Bewegung aufgrund von Expansion und Kontraktion während des Betriebs aufzunehmen. Alternativ könnten die Expansionsverbindungen 18 stattdessen in jedem der Auslassverteiler 14b angeordnet sein, wobei einer davon gestrichelt an der 12-Uhr Position in Fig. 2 dargestellt ist. In jedem der beiden Ausführungsbeispiele sind die Expansionsverbindungen 18 identisch aufgebaut zum Herbeiführen einer viele Freiheitsgrade (MDF) aufweisenden Bewegung zwischen den benachbarten Abschnitten der verbundenen Leitungen.
  • In Fig. 3 ist ein Beispiel der Expansionsverbindungen 18 genauer dargestellt, wobei die miteinander verbundenen Leitungen als eine erste Leitung 16a, die von der einen Seite in die Verbindung 18 eintritt, und eine zweite Leitung 16b definiert, die von der gegenüberliegenden Seite in die Verbindung 18 eintritt. In diesem Ausführungsbeispiel führt die Verbindung 18 die Kühlluft 12b durch die Leitungen 16a, b hindurch und zwischen diesen. Eine aufgeschnittene, perspektivische Ansicht der Expansionsverbindung 18 selbst ist in Fig. 4 dargestellt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die MDF Verbindung 18 ein rohrförmiges erstes Passstück 20, das an seinem nahegelegenen (proximalen) Ende eine zylindrische erste Hülse 20a aufweist, um in üblicher Weise fest mit dem Ende der ersten Leitung 16a verbunden zu sein, beispielsweise durch Schweißen oder Löten. An einem gegenüberliegenden, entfernten (distalen) Ende des ersten Passstückes 20 ist eine erste Kugel 20b angeordnet, die ein abgestumpfter Kugelabschnitt mit einer konvexen ringförmigen Außenfläche ist, die glatt ist. In ähnlicher Weise enthält ein im wesentlichen identisches rohrförmiges zweites Passstück 22 an seinem nahegelegenen (proximalen) Ende eine zylindrische zweite Hülse 22a, die mit einem entsprechenden Ende von der zweiten Leitung 16b fest verbunden ist. Das zweite Passstück 22 weist eine zweite Kugel 22b an seinem entfernten (distalen) Ende auf, die ebenfalls ein abgestumpfter Kugelabschnitt mit einer konvexen ringförmigen Außenfläche ist, die ebenfalls glatt ist.
  • Ein erster Sockel 24 nimmt die erste Kugel 20b auf für eine Schwenk- und Dreh- oder Torsionsbewegung darin und hat eine komplementäre Form und ebenfalls die Form von einem abgestumpften Kugelabschnitt, der eine passende, ringförmige, konkave Innenfläche aufweist. Ein ähnlicher zweiter Sockel 26 nimmt die zweite Kugel 26b auf für eine Schwenk- und Dreh- oder Torsionsbewegung darin, wobei der zweite Sockel 26 eine komplementäre Form zu der zweiten Kugel 22b hat und ebenfalls ein abgestumpfter Kugelabschnitt ist, der eine passende, konkave, glatte Innenfläche aufweist.
  • Die ersten und zweiten Passstücke 20, 22 sind axial im Abstand zueinander angeordnet, und ein rohrförmiger Faltenbalg 28 erstreckt sich dazwischen und ist koaxial mit dem ersten und zweiten Sockel 24, 26 angeordnet. Der Faltenbalg 28 hat axial gegenüberliegende, erste und zweite entfernte Enden 28a und 28b, wobei das erste Ende 28a mit dem ersten Sockel 24 fest und dichtend verbunden ist, und das zweite Ende 28b ist in ähnlicher Weise fest und dichtend mit dem zweiten Sockel 26 verbunden. Auf diese Weise ist der Faltenbalg 28 dichtend mit den Sockeln 26 und 28 und den dann zusammenarbeitenden Kugeln 20b, 22b verbunden, um eine axiale unterschiedliche Bewegung dazwischen aufzunehmen. Eine zusätzliche unterschiedliche Bewegung ist zwischen den Sockeln 24, 26 gestattet, wobei die Kugeln 20b, 22b in den entsprechenden ersten und zweiten Sockeln 24, 26 schwenkbar und drehbar sind. Auf diese Weise ist eine viele Freiheitsgrade aufweisende (MDF) Expansionsverbindung 18 herbeigeführt, die eine signifikante unterschiedliche Bewegung zwischen den verbindenden ersten und zweiten Leitungen 16a und 16b gestattet. Und weiterhin wird eine effektive Dichtung gegenüber Leckage der Kühlluft 12b aus der Verbindung 18 erreicht.
  • Genauer gesagt, kann der Faltenbalg 28 so bemessen und konfiguriert sein, dass er eine geeignete Federkonstante hat, so dass während der Montage der Faltenbalg 28 zunächst zusammengedrückt wird und danach Druckbelastungen in entgegengesetzte Richtungen gegen die Sockel 24, 26 hervorruft, um einen Sitz der entsprechenden Kugeln 20b, 22b darin beizubehalten. Die Sockel 24, 26 können einfach ein geeignetes Material sein, entweder allein oder einen geeigneten verschleißbeständigen Sprühüberzug darauf enthalten, wie beispielsweise Kupfer- Nickel-Indium oder Nickel-Graphit, die im Handel erhältlich sind. Jedoch kann eine verbesserte Abdichtung für verlängerte Zeitperioden erhalten werden, wenn ein getrenntes, austauschbares Dichtteil verwendet wird.
  • Genauer gesagt, enthält die Expansionsverbindung 18 eine rohrförmige erste Hülse oder einen Becher 30, der die erste Kugel 20b umgibt und an seinem entfernten Ende eine erste Basis 30a in der Form einer ebenen Scheibe mit einem mittleren Loch und an seinem gegenüberliegenden, nahegelegenen Ende einen zylindrischen ersten Rand 30b hat, der in geeigneter Weise fest mit dem ersten Ende 28a des Faltenbalges verbunden ist, beispielsweise durch übliches Widerstandsschweißen. In ähnlicher Weise umgibt eine rohrförmige zweite Hülse oder ein Becher 32 die zweite Kugel 22b und hat an seinem entfernten Ende eine zweite Basis 32a in der Form von einer ebenen Scheibe mit einem mittleren Loch und an seinem gegenüberliegenden, nahegelegenen Ende einen zylindrischen zweiten Rand 32b, der in geeigneter Weise fest mit dem zweiten Ende 28b des Faltenbalges verbunden ist, beispielsweise durch Widerstandsschweißen.
  • Eine austauschbare ringförmige erste Dichtung 34 hat eine komplementäre Konfiguration zu der Innenseite des ersten Bechers 30 und sitzt in geeigneter Weise darin und hat eine kugelförmige Innenfläche, die der erste Sockel 24 bildet, der in einem schwenkbaren dichtenden Kontakt die erste Kugel 20b aufnimmt. In ähnlicher Weise hat eine austauschbare ringförmige zweite Dichtung 36 eine komplementäre Konfiguration zu der Innenseite des zweiten Bechers 32 und sitzt in geeigneter Weise darin und hat eine kugelförmige Innenfläche, die der zweite Sockel 26 bildet, der in einem schwenkbaren dichtenden Kontakt die zweite Kugel 22b aufnimmt. Die ersten und zweiten Dichtungen 34, 36 können aus irgendeinem üblichen Material geformt sein, um eine effektive gleitende, dichtende Passung mit den entsprechenden Kugel 20b, 22b zu bilden. In den in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen für die Flugzeug-Triebwerksumgebung sind die Dichtungen 34, 36 vorzugsweise übliche Graphit-Dichtungen, die auf einfache Weise mit einer Presspassung in die entsprechenden ersten und zweiten Becher 30, 32 eingesetzt und getrennt austauschbar sind bei einer Demontage der ersten und zweiten Kugeln 20b, 22b aus ihren entsprechenden ersten und zweiten Sockeln 24, 26. Auf diese Weise können die Dichtungen 34, 36 auf einfache Weise ausgetauscht werden, wenn es während der Wartung erforderlich wird.
  • Genauer gesagt, sind die ersten und zweiten Dichtungen 34, 36 vorzugsweise identisch zueinander, und jede hat ein entsprechendes zylindrisches Zugangsloch 34a, 36a, das in gleicher Ausdehnung mit den entsprechenden Eingängen zu den ersten und zweiten Sockeln 24, 26 angeordnet ist. Die ersten und zweiten Zugangslöcher 34a, 36a sind in geeigneter Weise größer im Durchmesser als die entsprechenden Durchmesser der ersten und zweiten Kugeln 20b, 22b, um die Kugeln 20b, 22b während der Montage axial aufzunehmen für einen Sitz gegen die entsprechenden ersten und zweiten Sockel 24, 26.
  • Um die entsprechenden Kugeln in ihren Sockeln festzuhalten, sind entsprechende erste und zweite Halter 38 und 40 in der Form von Spaltringen neben den entsprechenden ersten und zweiten Becherrändern 30b, 32b angeordnet, um die ersten und zweiten Kugeln 20b, 22b in ihren entsprechenden ersten und zweiten Sockeln 24, 26 zu haltern. Die Halter 38, 40 halten auch die Dichtungen 34, 36 in ihren entsprechenden Bechern 30, 32 fest.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist jede Kugel 20b, 22b frei, in ihrem entsprechenden Sockel 24, 26 in einer üblichen Gelenklager-Verbindungsanordnung zu schwenken oder sich torsionsmäßig zu drehen. Die entsprechenden Sockel 24, 26 sind flexibel miteinander verbunden durch den gemeinsamen Faltenbalg 28, der an gegenüberliegenden Enden mit den ersten und zweiten Bechern 30, 32 verbunden ist. Auf diese Weise können sich die zwei Kugeln 20b, 22b auch axial relativ zueinander verschieben und auch lateral in der radialen Richtung. Die entstehende Expansionsverbindung 18 gestattet deshalb eine wesentliche viele Freiheitsgrade aufweisende Bewegung zwischen den zwei eingeschlossenen Kugeln 20b und 22b, die mit den entsprechenden Enden der ersten und zweiten Leitungen 16a, 16b für eine einfache Montage verbunden sind und um eine unterschiedliche thermische Bewegung dazwischen aufzunehmen, die Expansion und Kontraktion aufweist. Weiterhin stellen die Gelenklagerverbindungen und der Faltenbalg 28 dazwischen eine effektive Abdichtung der Kühlluft 12b zwischen den Leitungen 16a, 16b sicher, die sich über der Zeit verbessern kann, wenn sich die Kugeln 20b, 22b in ihre entsprechenden Sockel 24, 26 einreiben, die in den Graphit- Dichtungen 34, 36 ausgebildet sind. Da sich die Kugeln während unterschiedlicher Expansion und Kontraktion in den Sockeln drehen und/oder schwenken, sind die durch die Sockel 24, 26 gebildeten Sitze selbst-erneuernd, da ihr Abrieb oder Verschleiß den Sitz der entsprechenden Kugeln 20b, 22b darin verbessert.
  • Weiterhin ist der Faltenbalg 28 von Natur aus flexibel und axial zusammendrückbar, so dass er während der Montage zunächst zusammengedrückt werden kann, um Druckbelastungen in entgegengesetzten Richtungen auf die ersten und zweiten Kappen 30, 32 zu bewirken, um die ersten und zweiten Dichtungen 34, 36 in einen dichtenden Kontakt mit den ersten und zweiten Kugeln 20b, 22b zu drücken. Dies bringt die Kugeln in einen sicheren Sitz in ihren entsprechenden Sockeln. Ferner sorgt der Druck der Kühlluft 12b selbst innerhalb der Expansionsverbindung 18 für zusätzliche Druckkräfte, die gegen die Basisabschnitte der Becher 30, 32 wirken, um die Dichtungen 34, 36 zusätzlich in Kontakt mit den Kugeln 20b, 22b zu drücken, um deren Drucksitz zusätzlich zu verbessern. Dementsprechend wird eine effektive und lang andauernde Dichtung über der Lebensdauer der Verbindung 18 beibehalten, unabhängig von der unterschiedlichen thermischen Bewegung zwischen den Leitungen 16a, b und den entsprechenden Kugeln, die mit deren Enden verbunden sind.
  • Der Faltenbalg 28 kann dadurch vor Beschädigung geschützt werden, daß erste und zweite teleskopartig ineinander greifende ringförmige Mäntel 42, 44 vorgesehen sind, die an ihren nahegelegenen Enden mit den entsprechenden ersten und zweiten Becherrändern 30b, 32b fest verbunden sind. In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel umgeben die nahegelegenen Enden der Mäntel 42, 44 die Enden des Faltenbalges 28 und sind üblicherweise durch Widerstandsschweißen mit den Faltenbalgenden verbunden, die ihrerseits durch Widerstandsschweißen mit den Bechern 30, 32 verbunden sind. Die entfernten (distalen) Enden der Mäntel 42, 44 überlappen sich vorzugsweise für eine geeignete axiale Strecke, um teleskopartig die unterschiedliche Axialbewegung der ersten und zweiten Kappen 30, 32 aufzunehmen, die den Faltenbalg 28 expandiert und kontrahiert.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 dargestellt ist, sind die distalen Endabschnitte der Mäntel 42, 44 vorzugsweise zylindrisch und sind im Durchmesser geeignet bemessen, um eine enge Gleitpassung dazwischen zu bilden, um eine Luftdämpfung der Verbindung 18 bei einer unterschiedlichen Axialbewegung zu bewirken. Das Volumen zwischen den Mänteln 42, 44 und dem Faltenbalg 28 ist dadurch in geeigneter Weise eingeschlossen, wobei eine Teleskopbewegung der Mäntel 42, 44 die darin eingeschlossene Luft komprimiert oder expandiert mit einer entsprechenden Leckage oder Ausströmen der Luft zwischen der überlappenden Verbindung, um in besonderer Weise eine Luftdämpfung zu bewirken. In der Schwingungsumgebung von einem Gasturbinentriebwerk kann diese Luftdämpfung die Schwingungsantwort der Expansionsverbindung 18 auf effektive Weise verringern. Das Überlappen der Mängel 42, 44 begrenzt auch eine laterale Biegung des Faltenbalges 28, wobei eine seitliche Versetzung zwischen den ersten und zweiten Leitungen 16a, b primär durch eine Schwenkbewegung der entsprechenden Kugeln in ihren Sockeln aufgenommen wird. Wenn das laterale Biegen des Faltenbalges 28 verhindert wird, kann dies seine nutzbare Lebensdauer verbessern.
  • Die Mäntel 42, 44 können mit Vorteil in einem Ausführungsbeispiel zum Einschließen der Halter 38, 40 verwendet werden. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, enthält jeder Mantel 42, 44 eine entsprechende erste und zweite integrale Lippe 42a, 44a an seinen nahegelegenen (proximalen) Enden. Diese Lippen können auf einfache Weise durch plastisches Walzen der Enden der Mäntel 42, 44 ausgebildet werden, um einen geeigneten Radius um ihren Umfang herum hervorzurufen. Die Lippen 42a, 44a sind bevorzugt mit axialem Abstand von den entsprechenden ersten und zweiten Becherrändern 30b, 32b angeordnet, so dass die Halter 38, 40 innerhalb der Lippen befestigt werden können, um sowohl die Kugeln 20b, 22b als auch ihre damit zusammenarbeitenden Dichtungen 34, 36 in den entsprechenden Bechern 30, 32 festzuhalten. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 dargestellt ist, hat jeder Halter 38, 40 einen im allgemeinen V-förmigen Radialschnitt, wobei ein erster Schenkel an die entsprechenden Lippen 42a, 44a angrenzt und dadurch eingeschlossen ist, und ein zweiter Schenkel an die entsprechenden Dichtungen 34, 36 und Kugeln 20b, 22b angrenzt. Die geneigten Schenkel sind im allgemeinen parallel zu den Rückseiten der entsprechenden Kugeln 20b, 22b, um eine große Kontaktfläche auszubilden, um die Kugeln in ihren Sockeln zu halten. Ferner können die Halter 38, 40 aus einem geeigneten dünnen Metallblech geformt sein, um das Gewicht der Verbindung 18 zu verkleinern. Die geteilten Halter 38, 40 können auf einfache Weise durch die entsprechenden Öffnungen entfernt werden, die durch die Lippen 42a, 44a gebildet sind, wodurch dann die entsprechenden Kugeln aus ihren Sitzen entfernt werden können für einen Zugang zu den Dichtungen 34, 36, die dann nach Wunsch herausgenommen und ausgetauscht werden können.
  • Die Hülle der in Fig. 3 dargestellten Verbindung 18 kann auf Wunsch verkleinert werden, indem der Faltenbalg 28 axial zwischen die zwei Kappen 30, 32 verlegt wird (nicht gezeigt). Eine übliche Strömungsauskleidung (nicht gezeigt) kann zwischen den mittleren Öffnungen der Kappen 30, 32 eingebaut werden, um den Druckabfall zu verkleinern und die Gefahr einer Beschädigung an dem Faltenbalg 28 von innen zu verringern.
  • Es ist hier zwar beschrieben worden, was für bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung gehalten wird, aber für den Fachmann ergeben sich aus den hier gegebenen Lehren Abwandlungen der Erfindung, und es ist deshalb gewollt, dass alle diese Abänderungen von den beigefügten Ansprüchen eingeschlossen werden.
  • Was also geschützt werden soll, ist die Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert und differenziert beschrieben ist:

Claims (8)

1. Expansionsverbindung (18) zum Verbinden erster (16a) und zweiter (16b) Fluidleitungen, enthaltend:
ein rohrförmiges erstes Paßstück (20), das an seinem nahegelegenen Ende eine erste Hülse (20a) für eine feste Verbindung mit der ersten Leitung und an seinem entfernten Ende eine erste Kugel (20b) aufweist,
ein rohrförmiges zweites Paßstück (22), das an seinem nahegelegenen Ende eine zweite Hülse (22a) für eine feste Verbindung mit der zweiten Leitung und an seinem entfernten Ende eine zweite Kugel (22b) aufweist, die mit axialem Abstand von der ersten Kugel in Strömungsverbindung damit angeordnet ist,
einen ersten Sockel (24), der die erste Kugel für eine Schwenkbewegung darin aufnimmt,
einen zweiten Sockel (26), der die zweite Kugel für eine Schwenkbewegung darin aufnimmt,
einen rohrförmigen Faltenbalg (28), der koaxial mit den ersten und zweiten Sockeln angeordnet ist und gegenüberliegende erste und zweite entfernte Enden (28a, 28b) hat, wobei der Faltenbalg eine unterschiedliche Bewegung zwischen den ersten und zweiten Sockeln aufnimmt, wobei die ersten und zweiten Kugeln darin schwenkbar sind, gekennzeichnet durch:
einen rohrförmigen ersten Becher (30), der eine erste Basis (30a) an seinem entfernten Ende und einen zylindrischen ersten Rand (30b) an seinem gegenüberliegenden nahegelegenen Ende aufweist, der mit dem ersten Ende des Faltenbalgs fest verbunden ist,
einen rohrförmigen zweiten Becher (32), der eine zweite Basis (32a) an seinem entfernten Ende und einen zylindrischen zweiten Rand (32b) an seinem gegenüberliegenden nahegelegenen Ende aufweist, der mit dem zweiten Ende des Faltenbalgs fest verbunden ist,
eine ringförmige erste Dichtung (34), die komplementär zu dem ersten Becher ist und darin sitzt und eine sphärische Innenfläche aufweist, die den ersten Sockel (24) bildet, der die erste Kugel in einem schwenkbaren Dichtungskontakt aufnimmt,
eine ringförmige zweite Dichtung (36), die komplementär zu dem zweiten Becher ist und darin sitzt und eine sphärische Innenfläche aufweist, die den zweiten Sockel (26) bildet, der die zweite Kugel in einem schwenkbaren Dichtungskontakt aufnimmt, und wobei
die erste Kugel ferner ein zylindrisches erstes Zugangsloch (34a) aufweist, das in gleicher Ausdehnung mit dem ersten Sockel (24) angeordnet ist und grösser als die erste Kugel (20b) ist zum axialen Aufnehmen der ersten Kugel für einen Sitz gegen den ersten Sockel, und
die zweite Kugel ferner ein zylindrisches zweites Zugangsloch (36a) aufweist, das in gleicher Ausdehnung mit dem zweiten Sockel (26) angeordnet ist und grösser als die zweite Kugel (22b) ist zum axialen Aufnehmen der zweiten Kugel für einen Sitz gegen den zweiten Sockel.
2. Verbindung nach Anspruch 1, wobei ferner erste und zweite Haltevorrichtungen (38, 40) vorgesehen sind, die neben den ersten bzw. zweiten Becherrändern (30b, 32b) angeordnet sind zur Halterung der ersten und zweiten Kugeln (20b, 22b) in den entsprechenden ersten und zweiten Sockeln (24, 26).
3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ferner erste und zweite Teleskopmantel (42, 44) vorgesehen sind, die an ihren nahegelegenen Enden mit den ersten bzw. zweiten Becherrändern (30b, 32b) fest verbunden sind, wobei sich ihre entfernten Enden überlappen zum teleskopartigen Aufnehmen von unterschiedlicher Axialbewegung der ersten und zweiten Becher, die den Faltenbalg expandiert und kontraktiert.
4. Verbindung nach Anspruch 3, wobei die ersten und zweiten Mäntel (42, 44) neben ihren entfernten Enden zylindrisch und so bemessen sind, daß sie eine Gleitpassung dazwischen bilden, um bei der unterschiedlichen Axialbewegung eine Luftdämpfung der Verbindung zu bewirken.
5. Verbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Faltenbalg (28) axial kompressibel ist, um Druckkräfte in entgegengesetzten Richtungen auf die ersten und zweiten Becher (30, 32) zu bewirken, um die ersten und zweiten Dichtungen (34, 36) in einen dichtenden Kontakt mit den ersten und zweiten Kugeln zu drücken.
6. Verbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Dichtungen (34, 36) Graphit aufweisen, der in einer Presspassung in die ersten und zweiten Becher (30, 32) gedrückt ist, und die getrennt austauschbar sind nach einer Demontage der Kugeln aus den Sockeln nach einer Entfernung der Haltevorrichtungen.
7. Verbindung nach Anspruch 2 oder irgendeinem Anspruch, der direkt oder indirekt davon abhängig ist, die ferner erste und zweite Lippen (42a, 44a) aufweist, die an den ersten bzw. zweiten nahegelegenen Mantelenden gebildet sind und neben den ersten und zweiten Becherrändern (30b, 32b) angeordnet sind, und die ersten und zweiten Haltevorrichtungen (38, 40) in den Lippen befestigt sind zum Haltern sowohl der Kugeln als auch der kooperierenden Dichtungen in den entsprechenden Bechern.
8. Verbindung nach Anspruch 7, wobei die ersten und zweiten Haltevorrichtungen (38, 40) im allgemeinen V-förmige radiale Schnitte haben, wobei ein erster Schenkel an die entsprechenden Lippen angrenzt und ein zweiter Schenkel an die entsprechenden Dichtungen und Kugeln angrenzt.
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