DE8632567U1

DE8632567U1 - Ausgleichselement mit einem Faltenbalg

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Publication number: DE8632567U1
Application number: DE19868632567
Authority: DE
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1986-12-05
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1987-01-29

Description

PATENTANWALTE

DIPL.-ING. R. LEMCKE
DR.-ING. H. J. BROMMER

AMALIENSTRASSE 28

KARLSRUHE 1

TELEFON :U721) 2&THgr;778-9

TELEFAX (0721) 21105

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04,12.1986 (14169) L/Bz

Vitzenmann GmbH Metallschlauch-Fabrik Pforzheim

östliche Karl-Friedrich-Straße 134

7530 Pforzheim

Ausgleichselement mit einem Faltenbalg

Die Neuerung betrifft ein Ausgleichselement mit wenigstens einem zylindrischen Faltenbalg und mit diesem endständig verbundenen Anschlußteilen für Rohrleitungen, Maschinenteile oder Apparateteile, wobei der größte und/oder kleinste Axialabstand der Balganschlußteile durch sich parallel zum Balg erstrechende Anschlagmittel festgelegt ist und der Balg mit einem ihm gegenüber mit radialem Abstand angeordneten Innenschutzrohr versehen ist, dessen eines Ende fest mit dem dortigen Balganschlußteil verbunden ist.

Derartige Ausgleichselemente, die in der Regel aus Metall hergestellt sind, jedoch ohne weiteres

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auch aus Kunststoff bestehen können» finden auf zahlreichen Gebieten für unterschiedlichste Aufgaben Anwendung.

So kommt die Verwendung als Axialkompensator für den Dehnungsausgleich von Rohrleitungen in Frage, deren Enden über ggf. korrespondierende Anschlußteile mit den Anschlußteilen des Faltenbalges verbunden sind. Eine andere Anwendung ist bei einem Volumenausgleichselement gegeben, bei dem der Faltenbalg auf einer Seite durch das an ihn angeschlossene Teil verschlossen ist und beispielsweise zu einem hydraulischen Kreislauf Überschüssige Druckmittelvolumina aufnehmen und wieder abgeben kann. Ähnlich diesem Volumenausgleichselement sind Spannelemente gebaut, bei denen das den Balg abschließende Anschlußteil beispielsweise mit Maschinenelementen zur Erzeugung einer Huboder Spannbewegung zusammenwirkt. Bei einer wiederum anderen Anwendung dient das Ausgleichselement der stopfbuchsenlosen Abdichtung von Ventilspindeln, wobei hier wie auch in den anderen genannten Fällen mehrere Ausgleichselemente auch in Reihe hintereinandergeschaltet sein können, um jeweils einen Teil der insgesamt auszugleichenden oder zu erbringenden Axialbewegung aufzunehmen bzw. zu erzeugen.

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Bei allen derartigen Fällen muß nun vielfach eine Begrenzung der Möglichkeit der Längenänderung des Faltenbalges bzw. der Faltenbälge vorgenommen werden, die im wesentlichen aus der Innendruckbelastvng bzw. deren Änderung, der Größe des aufzunehmenden Volumens sowie aus Temperaturänderungen resultiert. Hierzu verwendet man außerhalb des Faltenbalges angeordnete, mit den Balganschlußteilen in Verbindung stehende Ankerstangen od. dgl., deren wenigstens eines Ende gegenüber dem dortigen Anschlußteil in Grenzen axial verschiebbar ist. Diese axialen Anschlagmittel erfordern jedoch nit nur kostspielige zusätzliche Bauteile, die das Gesamtgewicht des Ausgleichselementes nennenswert mitbestimmen, sondern sie stellen auch das Ausgleichselement in Radialrichtung erheblich vergrößernde Bauteile dar, die den zum Einbau des Ausgleichselementes erforderlichen Platz entscheidend mitbestimmen und vielfach zumindest hinderlich und störanfällig sind, da sie sich ungeschützt im Bereich äußerer Einflüsse befinden.

Aufgabe der Neuerung ist es daher, ein Ausgleichselement der eingangs genannten Art so weiter auszubilden, daß seine Längenänderungsbegrenzung in einfacher und billiger Weise ohne das Erfordernis den Platzbedarf bestimmender, StöreinfIUssen ausgesetzter Mittel unter Verwendung ohnehin vor-

handener Bauteile erfolgt.

Diese Aufgabe ist neuerungsgemäß grundsätzlich dadurch gelöst, daß das freie Ende des Innenschutzrohres in Axialrichtung bis zum Bereich des ihm zugeordneten Balganschlußteiles fortgeführt und endständig mit einer radialen Aufweitung versehen ist und daß die Aufweitung in einer Querschnittserweiterung des Balganschlußtelles und/oder wenigstens eines daran angeschlossenen Teiles zwischen den durch die Aufweitung gebildeten Anschlägen in Grenzen axial bewegbar ist.

Diese neuerungsgemäßen Maßnahmen haben zunächst den Vorzug, daß das ohnehin vorausgesetzte Innenschutzrohr neben seiner bekannten Funktion nunmehr gleichzeitig als Längenänderungsbegrenzung herangezogen wird, so daß hierzu ein zusätzliches Bauteil nicht erforderlich ist, sondern es lediglich einer geringfügigen Beeinflussung der Länge des Innenschutzrohres sowie der Ausbildung dessen Endes bedarf.

Dadurch ergibt sich aber auch, daß die Längenänderungsbegrenzung nunmehr das Ausgleichselement hinsichtlich seines Platzbedarfes überhaupt nicht mehr beeinflußt und außerdem in einer Form gegeben ist, die von außen nicht mehr erreichbar und somit äußeren Störeinflüssen nicht mehr ausgesetzt

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ist.

Auch das Gewicht des Ausgleichselementes erfährt nun keine Beeinträchtigung mehr und es verbindet sich mit der Längenänderungsbegrenzung praktisch kein nennenswerter herstellungstechnischer und kostenmäßiger Aufwand.

Was die Aufweitung des Xnnenschutzrohres betrifft, so kann diese natürlich grundsätzlich beispielsweise aus aufgeschweißten Nasen oder einem endständig aufgesetzten Ring bestehen= Zweckmäßig ist es jedoch, die Aufweitung des Innenschutzrohres als wenigstens eine nach radial außen gerichtete Abbiegung des Materials des Innenschutzrohres auszubilden, wobei bei mehreren derartiger Abbiegungen diese symmetrisch über den Umfang des Innenschutzrohres verteilt angeordnet sein können. In diesem Zuge kann aber auch die Abbiegung gleich als ein endständig umlaufender Bund des Innenschutzrohres ausgebildet sein. Damit ergibt sich die wie auch immer ausgebildete Aufweitung als einfache Aufbördelung wenigstens eines Teiles des Endes des Innenschutzrohres, wobei sich die Auswahl nach den auftretenden Belastungen und den jeweiligen sonstigen Anforderungen richten wird. In der Regel wird die Ausbildung als umlaufender Bund sowohl herstellungs-

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technisch als auch von den Gebrauchseigenschaften her zu bevorzugen sein.

Was die Querschnittserweiterung zur Aufnahme der Aufweitung des Innenschutzrohres betrifft, so kann diese eine Ausdrehung oder Ausweitung des Balganschlußteiles und/oder des daran angeschlossenen Teiles sein. Hier besteht je nach Anwendungsfall grundsätzlich Wahlmöglichkeit dahingehend, ob die durch die axiale Erstreckung der Ausdrehung oder Ausweitung gegebene Längenänderungsbegrenzung Bestandteil des fertigen Ausgleichselementes ist und dadurch mit diesem mitgeliefert wird, oder ob die Längenänderungsbegrenzung erst durch die Kombination mit einem an das Ausgleichselement angeschlossenen Teil ggf. allein durch dieses angeschlossene Teil gegeben ist. Bei der erstgenannten Möglichkeit können beispielsweise herstellerseitig Fehler ausgeschlossen werden, die bei der Einstellung der Längenänderungsbegrenzung erst durch den Einbau entstehen können. Andererseits gibt die Einstellung der Längenänderungsbegrenzung erst durch den Einbau des Ausgleichselementes die Möglichkeit einer Anpassung eines einheitlichen Elementes an '.unterschiedliche anwenderseitig auftretende Gegebenheiten.

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Eine ggf. zusammen mit dem Vorstehenden anwendbare Möglichkeit besteht Jedoch auch darin, daß die Querschnittserweiterung durch einen zwischen Balganschlußteil und daran angeschlossenes Teil eingesetzten Dichtungsring gebildet und/oder in ihrem Axialmaß zumindest mitbestimmt ist. Diese für sich genommen zunächst für kleine Axialwege geeignete Lösungsmöglichkeit erlaubt über die Wahl der Dicke des Dichtungsringes die Gestattung vcn Fall zu Fall unterschiedlicher Axialwege auch in Verbindung mit der erwähnten Ausdrehung oder Ausweitung wenigstens eines der Anschlußteile, wodurch sie sich für die genaue Anpassung nichtserienmäßiger Einbaufälle besonders eignet.

In weiterer Verfolgung dieses Lösungsweges kann es vorteilhaft sein, daß die Querschnittserweiterung wenigstens teilweise durch einen zwischen Balganschlußteil und daran angeschlossenes Teil eingesetzten, hohlzylindrischen Zwischenring gebildet ist, dessen Verwendung eine besondere Bearbeitung der mit ihm verbundenen Teile erübrigen kann und die Möglichkeit zu größeren Axialwegen gibt, die allein durch einen Dichtungsring nicht mehr rider nur noch schwer darstellbar sind.

In Abwandlung der vorstehend genannten Lösungswege oder auch in deren Ergänzung kann es ferner

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zweckmäßig sein, daß die Querschnittserweiterung wenigstens teilweise durch einen Querschnittswechsel eines das zugeordnete Balgende mit seinem Anschlußteil verbindenden Rohrstückes gebildet ist.

Schließlich kann Jedoch die Neuerung An einfacher Weise auch dadurch verwirklicht werden, daß bei einer innerhalb des angeschlossenen Teiles endenden Rohrleitung und/oder mit dem Balgende verbundenen Rohrstück die Querschnittserweiterung durch die Differenz der Innendurchmesser von Rohrleitung bzw. Rohrstuck und zugeordnetem Anschlußteil gebildet ist. Hier kann sich also die Aufweitung des Innenschutzrohres in Axialrichtung innerhalb des durch die Stirnkanten von Rohrleitung bzw. Rohrstück gebildeten Abstandes bewegen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Neuerung ergeben sich aus deren nachfolgender Beschreibung anhand von auf der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsformen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Axialkompensator mit anschließender Rohrleitung im axialen Halbschnitt;

Fig. 2 bis 4 abgewandelte AusfUhrungsformen des Gegenstandes gemäß Fig. 1;

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Fig. 5 ein Druckausgleichs- oder Spannelement im axialen Halbschnitt und

Fig. 6 den axialen Halbschnitt einer stopfbuchsenlosen Ventilspindelabdichtung.

Fig. 1 zeigt einen insgesamt mit 1 bezeichneten Axialkompensator für Rohrleitungen, der im wesentlichen aus einem Metallbalg 2 und damit Über Rohrstücke 3, 4 verbundenen Anschlußteilen 5, 6 besteht und in seinem Inneren ein Innenschutzrohr 7 aufweist, dessen eines Ende im Bereich des Anschlußteiles 6 im RohrstUck 4 beispielsweise durch Schweißen festgelegt ist. Das Innenschutzrohr hat in Radialrichtung eine gewisse Freiheit gegenüber dem Innenquerschnitt des Balges 2, um zwischen diesen Teilen eine begrenzte Winkelbeweglichkeit zuzulassen.

Mit dem Anschlußteil 4 ist durch nicht näher dargestellte Yerschraubungen 8 der Anschlußflansch einer weiterführenden Rohrleitung 10 verbunden, wobei diese Verbindung durch einen Dichtungsring 11 abgedichtet ist.

Wie ersichtlich, ist das Innenschutzrohr 7 in Axialrichtung die Länge des Balges 2 überschreitend bis in den Verbindungsbereich zwischen den Anschlußteilen 5 und 9 geführt sowie mit einer

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Aufweitung in Form einer bundförmigen, endständigen Aufbördelung 12 versehen, mit der eine Querschnittserweiterung korrespondiert, die durch eine Ausdrehung 13 des Anschlußteiles 9 gebildet ist.

Diese Baufcns führt dazu, daß das rolir 7 über die Grenzen der axialen Beweglichkeit des Bundes 12 auch die Längenänderungsmöglichkeiten des Axialkompensators 1 begrenzt. Dadurch, daß die Querschnittserweiterung für den Bund 12 zur Trennstelle von Balganschlußteil 5 und Leitung 10 bzw. damit verbundenem Anschlußteil 9 hin offen ist, was auch für die Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 gilt, bestehen außerdem keine Schwierigkeiten für die Montage eines in der dargestellten Form vorgefertigten Innenschutzrohres 7, da dieses immer von einer Seite aus, im vorliegenden Falle von rechts nach links, in den Axialkompensator eingeführt und dann mit seinem dem Bund 12 gegenüberliegenden Ende eingeschweißt werden kann.

Fig. 2 zeigt wieder den Kompensator 1 gemäß Fig. 1, dessen Einzelteile mit der in Fig. 1 verwendeten Bezifferung versehen und nicht noch eenmal erläutert sind.

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Hier trägt jedoch die weiterführende Rohrleitung 10 einen unbearbeiteten Anschlußflansch 14, der aber auf die weiterführende Rohrleitung 10 aufgesetzt, also mit einem Innendurchmesser versehen ist, der dem Außendurchmesser der Rohrleitung 10 entspricht. Andererseits ist hier der Bund 15 des Innenschutzrohres 7 in Radialrichtung auf ein solches Maß erweitert, das kleiner als der Innendurchmesser des Flansches 14, aber größer als der Innendurchmesser des weiterführenden Rohres 10 ist. Auf diese Weise ist die axiale Beweglichkeit des Bundes 15 durch die Stirnkanten des Rohres 10 einerseits und des RohrStückes 3 andererseits festgelegt, wobei ggf. eine Feineinstellung über die Dicke des Dichtungsringes 11 erfolgen kann.

Eine weitere Möglichkeit der Einstellung des möglichen Axialweges für den Bund 15 ergibt sich in einfacher Weise dadurch, daß das Rohr 10 in mehr oder weniger in den Flansch 14 eingestecktem Zustand mit diesem verschweißt werden kann.

Auch der Gegenstand gemäß Fig. 3 geht von einem Axialkompensator 1 der bereits beschriebenen Art aus. Hier ist Jedoch die Querschnittserweiterung für den Bund 16 des Innenschutzrohres 7 dadurch gegeben, daß zwischen die Anschlußflansche 5 und 17 ein hohlzylindrischer Zwischen-

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ring 18 über Dichtungen 19, 20 eingespannt ist, dessen Innendurchmesser größer als die des Rohres 10 bzw. des Rohrstückes 3 sowie der Flansche 5 und 17 ist, so daß der Bund 16 an den Flanschen 5 und 17 seine axiale Bewegungsgrenze findet.

Anhand des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles kann man sich auch leicht vorstellen, daß für nur kurz bemessene Längenänderungsmöglichkeiten des Axialkompensators zwischen die Flansche 5 und 17 lediglich ein in Axialrichtung breiter bemessener Dichtungsring eingesetzt ist.

Der Gegenstand gemäß Fig. 4, dessen mit den Fig. 1 bis 3 Übereinstimmende Teile wieder mit der dortigen Bezifferung versehen sind, unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Aus» führungsformen dadurch, daß das Innenschutzrohr 7 mit seinem endständigen Bund 21 in einer Ausdrehung 22 des Rohrstückes 23 in Grenzen axial beweglich ist, über das der Balg 2 mit dem Anschlußteil 5 verbunden ist. Diese Ausbildung der Längenänderungsbegrenzung des Axialkompensators bedingt deren ausschließlich hersteiler seitig erfolgte Festlegung, so daß ein solcher Axialkompensator hinsichtlich seiner Längenände-

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rungsbegrenzung unabhängig von den späteren Einbauverhältnissen ist, was vielfach wünschenswert sein kann, um durch den Einbau mögliche Fehler zu vermeiden.

Fig. 5 zeigt ein insgesamt mit 24 bezeichnetes Druckausgleichs- oder Spannelement. Hier ist ein Balg 25 auf der einen Seite an einen Flansch 26 angeschweißt, der mit einer Anschlußplatte 27 mit Gewindebohrung 28 in der durch 29 angedeuteten Weise verschraubt ist.

Auf der anderen Seite ist der Balg 25 an ein Rohrstück 30 geschweißt, das seinerseits durch Schweißen mit einer abschließenden, den Innenraum des Balges 25 verschließenden Platte 31 verbunden ist.

Mit dem Flansch 26 ist außerdem das eine Ende eines Innenschutzrohres 32 verschweißt, dessen anderes Ende eine Aufbördelung 33 aufweist, die in einer Ausdrehung 34 des RohrStückes 30 in einerseits durch das Rohrstück 30 und andererseits durch die Platte 31 begrenzter Weise axial verschiebbar ist.

Ein solches Bauelement kann über die Gewindebohrung 28 beispielsweise mit einem hydraulischen System verbunden sein, um dort anfallende über-

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schußmengen der Hydraulikflüssigkeit aufzunehmen bzw. wieder abzugeben, also für die Hydraulikflüssigkeit einen Puffer zu bilden. Das Element kann aber auch als Spannelement Verwendung finden, indem durch seine innere Druckmittelbeaufschlagung der Platte 31 ein durch 33/34 begrenzter Hub gegeben wird, mit Hilfe dessen ein mit der Platte 31 zusammenwirkendes Maschinenteil bewegt werden liann, um beispielsweise eine Werkstückeinspannung vorzunehmen.

Schließlich zeigt Fig. 6 ein Beispiel für die an sich bekannte Balgabdichtung einer nicht dargestellten, zur Achse 35 koaxialen Ventilspindel, wobei das Balgelement eine verhältnismäßig große Länge aufweist und daher in Bälge 36, 37 und 38 aufgeteilt ist.

Jeder der Bälge ist auf einer Seite zusammen mit einem Innenschutzrohr 39, 40, 41 mit einem Flansch 42, 43 bzw. 44 verschweißt, während sein anderes Ende mit einem Rohrstück 45, 46 bzw. 47 verschweißt ist, wobei zur Aneinanderkopplung dar drei dargestellten Einzelelemente die Rohrstücke 45 und 46 mit den benachbarten Flanschen 43 bzw. 44 verschweißt sind, während das letzte Rohrstück 47 mit einem Abschlußflansch 48 durch Schweißen

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verbunden ist.

In der bereits anhand der Fig. 4 oder 5 dargestellten Weise haben die RohrstUcke 45 bis 47 Ausdrehungen 49 bis 51, in denen eine endständige, bandförmige Erweiterung 52 bis 54 der Innen-Böhut2Fohre 39 bis 41 in Grenzen axial verschiebbar ist.

Auf diese Weise ist für eine an sich insgesamt verhältnismäßig lange Balgausbildung der axiale Bewegungsanteil auf drei Bälge aufgeteilt, wobei durch die jeweilige Längenänderungsbegrenzung dafür Sorge getragen ist, daß die durch den Hub der Ventilspindel für die gesamte Balganordnung gegebene Längenänderung nur in den Grenzen auf das einzelne Balgelement gehen kann, die durch die Axialverschiebbarkeit des einzelnen Innenschutzrohres 39, 40 bzw. 41 gegeben ist.

Auch bei dem anhand der Fig. 6 erläuterten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß die Längenänderung des einzelnen Balgelementes herstellerseitig festgelegt ist, so daß hier beim Einbau Anschlußfehler od. dgl. nicht auftreten können.

Claims

PATENTANWÄLTE J . ... ; ,·..■·. J", 04.12.1986

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7530 Pforzheim

Schutzansprüche

1. Ausgleichselement mit wenigstens einem zylindrischen Faltenbalg und mit diesem endständig verbundenen Anschlußteilen für Rohrleitungen, Maschinenteile oder Apparateteile, wobei der größte und/oder kleinste Axialabstand der Balganschlußteile durch si^h parallel zum Balg erstreckende Anschlagmittel festgelegt ist und der Balg mit einem ihm gegenüber mit radialem Abstand angeordneten Innenschutzrohr versehen ist, dessen eines Ende fest mit dem dortigen Balganschlußteil verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß das freie Ende des Innenschutzrohres (7» 32, 39 bis 41) in Axialrichtung bis zum Bereich des ihm zugeordneten Balganschlußteiles (3* 5; 23, 5; 30, 31; 43, 45; 44, 46; 48, 47) fortgeführt und endständig mit einer radialen Aufweitung (12, 15, 16, 21, 33» 52 bis 54) versehen ist und daß die

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I Aufweitung in einer Querschnittserweiterung (22,

I 34, 49 bis 51) des Balganschlußteiles und/oder

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I- 14, 18) zwischen den durch die Aufweitung gebil-

i deten Anschlägen in Grenzen axial bewegbar ist.
2. Ausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch ge-' kennzeichnet, daß die Aufweitung des Innenschutz-

&iacgr; rohres (7, 32, 39 bis 41) wenigstens eine nach p radial außen gerichtete Abbiegung des Materials ;; des Innenschutzrohres ist.
3· Ausgleichselement nach Anspruch 2, dadurch ge-.· kennzeichnet, daß bei mehreren Abbiegungen diese : symmetrisch über den Umfang des Innenschutzroh- i res (7, 32, 39 bis 41) verteilt angeordnet sind.

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4. Ausgleichselement nach Anspruch 2, dadurch ge-

:' kennzeichnet, daß die Abbiegung ein endständig &ggr; umlaufender Bund (12, 15, 16, 21, 33, 52 bis 54) des Innenschutzrohres (7, 32, 39 bis 41) ist.
5* Ausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung eine Ausdrehung oder Ausweitung (13, 22, 34, 49 bis 51) des Balganschlußteiles (23, 30, 45 bis 47) und/oder des daran angeschlossenen Teiles (9, 14, 18) ist.

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6. Ausgleichselement nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung durch einen zwischen Balganschlußteil (5) und daran angeschlossenes leil (9, 14, 17, 18) eingesetzten Dichtungsring (11, 19, 20) gebildet und/oder in Ihrem Axialmaß zumindest mitbestimmt ist.
7. Ausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung wenigstens teilweise durch einen zwischen Balganschlußteil (5) und daran angeschlossenes Teil (17) eingesetzten, hohlzylindrischen Zwischenring (18) gebildet ist.
8. Ausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung (22, 34, 49 bis 51) wenigstens teilweise durch einen Querschnittswechsel eines das zugeordnete Balgende mit seinem Anschlußteil verbindenden RohrStückes (23, 30, 45 bis 47) gebildet ist.

9· Ausgleichselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer innerhalb des angeschlossenen Teiles (14) endenden Rohrleitung (10) und/oder mit dem Balgende verbundenen Rohr stück (3) die Querschnitts-

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erweiterung durch die Differenz der Innendurchmesser von Rohrleitung bzw. RohrstUck und zugeordnetem Anschlugen (5, 14) gebildet j it.