Biegsame Rohrverbindung. Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf eine biegsame Rohrverbindung.
Um die Wärmedehnung bei einer Rohrlei tung auszugleichen, werden im allgemeinen biegsanie Verbindungen in der Form von Bälgen verwendet, welche Falten aufweisen, die ein Vergrössern oder Verkleinern der axialen Liinge des Balgstüekes ermöglichen, uni Lingenänderungen des Rohres aufzuneh- iiien.
Für kleine Innendrüeke können solche BiiIgge genügend stark gemacht werden, dass sie den hydraulischen Längsdruck ertragen, der durch die Wirkung des Druckes im Medluin über die Innenfläche des Rohres ent steht, und sind gleichzeitig genügend biegsam, iiiii verschiedene Ausdehnungen aufzunehmen.
Für höhere Drucke wird es nötig, die beiden benachbarten Rohrsiüeke zu verankern, iiiii zu verhindern, dass die hydraulische Be lastung auf die Bälge übertragen wird.
Für noch höhere Drucke wird es schwierig, die Bälge genügend stark zu machen, dass sie dem auf sie wirkenden hydraulisehen Druck widerstehen, ohne gleichzeitig ihre Steifigkeit übermässig zu erhöhen und über- inässige Spannungen in die Bälge einzuführen wenn sie durch Längenänderung der Rohr- stüeke in axialer Richtung zusammengedrückt oder ausgedehnt werden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer hiegsamen Rohrverbindung, welche besonders, aber nicht ausschliesslich auf Rohre anwendbar ist, die hohen hydrau- lisehen Drucken unterworfen sind.
Die erfindungsgemässe biegsame Rohrver bindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen äussern Ring aufweist, mit wenigstens einer ringförmigen Aussparung in seiner Innenfläche, während wenigstens<B>je</B> eine ringförmige Aussparung in die Aussen- fläehe von in abgestufter Beziehung zum äussern Ring und innerhalb desselben angeord neten Teilen vorhanden ist, und dass wenigstens eine ringförmige Dichtungsplatte <B>je</B> in einer Aussparung im äussern Ring und in einer Aussparung im genannten-Teil sitzt und durch den Druck, der innerhalb oder ausserhalb des Rohres herrschen kann, gegen ,
eine Seite jeder Aussparung gepresst werden.
In der beiliegenden schematischen Zeich nung sind beispielsweise Ausführungsformen von Rohrverbindungen entsprechend der Er findung dargestellt, Lind zwar zeigen: Fig. <B>1</B> einen Längsschnitt einer Rohrver bindung einfaehster Form, Fig. 2 eine ähnliche Ansicht einer mocli- fizierten Konstruktion, Fig. <B>3</B> eine ähnliche Ansicht einer modifi zierten Konstruktion, welche eine T-Verbin- dung bewirkt.
Die Fig. 4,<B>5, 6, 7</B> und<B>9</B> zeigen Einzelheiteii im Schnitt und Fig. <B>8</B> eine Teilansicht des Details ans Fig. <B>7.</B>
Bei der Verwirklichung der Erfindung, wie sie als Beispiel in Fig. <B>1</B> dargestellt ist, in Anwendung auf zwei benachbarte Rohr- stüeke in einer Rohrleitung, sind äussere ring- förnüge Rinnen a" <B>b</B> in der Nähe der entspre- ehenden Enden von zwei benachbarten Roh ren<I>c,<B>d</B></I> vorhanden und ähnliche, aber innere Rinnen<B>f</B> und q in der Nähe der Enden eines umgebenden, rohrförmigen Gliedes e, welches so angeordnet ist,
dass es die Lücke zwischen den Rohrenden überbrückt. Zwischen den Rinnen a und<B>f</B> und zwischen den Rinnen b und<B>g</B> sind ringförmige Platten h vorhanden.
Die ringförmigen Dichtungsplatten sitzen lose in den Aussparungen und werden vom h-#,dra-Lilisehen Druck, der innerhalb oder au sserhalb der Rohre herrschen kann, gegen eine Seite jeder Aussparung gepresst. Der hydrau- lisehe Druck, der von den Dichtungsplatten und den Flächen in den Rinnen, die sie be rühren, getragen werden muss, ist nur der jenige, der vom Druck auf die Fläche der Platten selbst herrührt und kann beträeht- lieh kleiner gemacht werden als der hydrau- lisehe Längsdruek,
der über der Querschnitts- fläche der Rohre entsteht. Dieser letztere Druck kann in normaler Weise durch Verankern jedes Rohrstückes an einem festen Punkt auf genommen werden, wobei die biegsame Ver bindung Längeiländerungen der beiden Rohr- stüeke aufnimmt.
In einer modifizierten Anordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, sind zwei äussere Ringe e, el und zwei innere Ringe i, il vor handen, wobei die beiden äussern Ringe koaxial und von gleichem Durchmesser sind und<B>je</B> mit einem Paar von ringförmigen Aussparun gen versehen sind, die auf seiner innern Fläche vorhanden sind. Die innern Ringe sind auch von gleichem Durchmesser und koaxial zueinander und mit den äussern Ringen und sind in Beziehung zu den letzteren abgestuft angeordnet.
Die innern Ringe sind<B>je</B> auf ihrer Aussenseite mit ringförmigen Aussparungen versehen, und fünf ringförmige Dichtungs platten h sind vorhanden, von denen eine in einer ringförmigen Aussparung in der innern Fläche eines Ringflansehes <B>j</B> auf einem der Rohrstüeke <B>Cl</B> sitzt und ausserdem (mit ihrem innern Rande) in der Aussparung, die an einem Ende von einem der innern Rin"e i #,orhanden ist.
Die ringförmige Diehtungsplatte am an dern<B>U,</B> nde der Rohrverbindung sitzt (mit ihrem innern Rande) in einer ringförmigen Aussparung<B>d,</B> die in der äussern Fläche des freien Endes des benachbarten Rohrstüekes vorhanden ist, und sitzt (mit ihrem äussern Rande) in einer Aussparung am einen Ende von einem der äussern Ringe el. Die übrigen drei Diehtungsplatten sitzen zwischen Aus sparungen in den entsprechenden innern und äussern Ringen<I>e,</I> el und i.
Bei der Verwirklichung der Erfindung entsprechend einer weiteren modifizierten An ordnung, wie sie in Fig. <B>3</B> dargestellt ist, wo es erwünscht ist, ein Rohrstüek z. B. von einem Boiler oder Gasgenerator nt durch eine T-Ver- bindung mit einem -weiteren Rohrstüek zu verbinden, das senkrecht dazu verläuft, wobei das letztere mit, einer (nicht dargestellten) Turbine verbunden sein kann, erstreckt sieh das Rohr<B>k</B> durch eine Hülse oder T-Stüek hindurch, welches mit, einem Zweigrohr it zu sammenhängt,
wobei die Hülse einen Innen- durehmesser hat, der grösser ist als der Aussen- durehmesser des Rohres<B>k.</B> Das Ende des Roh res selbst ist durch eine Platte<B>p,</B> einen auf geschraubten Flanseh oder andere Mittel ver schlossen, und die beiden Enden der Hülse o sind mit dem Rohr<B>je</B> durch eine Ausdehnungs verbindung entsprechend der vorliegenden Er findung verbunden. Jede Verbindung enthält zwei äussere Ringe<I>e,</I> el und zwei innere Ringe i, il mit Platten h.
Mindestens eine Öffnung ist im innerhalb der Hülse o liegenden Teil des Rohres<B>k</B> vor handen, um das Austreten des Mediums aus dem Rohr<B>k</B> und durch den Seiten- oder T- Zweig n zu ermöglichen.
Wenn die Länge des Rohres mit den Tem- peratursehwankungen ändert, wird die eine der Ausdehnungsverbindungen zusammenge drückt und die andere ausgedehnt, was eine Aufnahme der Rohrausdehnung ermöglicht, ohne dass grosse Kräfte auf die Turbine über tragen werden.
Es müssen keine festen Ver ankerungen vorhanden sein, da die hydrau- lisehe Kraft, die über der Querschnit.tsfläehe des Rohres entsteht, ausgeglichen ist, und die auf die Maschine ausgeübte Kraft rührt nur von der Wirkung des Dampfdruekes über dem unausgeglichenen Teil der Diehtungsplat- C tenfliiehe und der zur Ablenkung der Platten iiin den nötigen Betrag benötigten Kraft her.
Die in den Diehtungsplatten selbst erzeug ten Beanspraehungen sind nicht gross, da sie weder mit den innern und äussern Ringen zusammenhängen, noch fest mit ihnen verbun den sind.
Die Platten selbst müssen genügend stark sein, um dem auf einer Seite wirkenden hy- draulisehen Druck zu widerstehen, und dieser Druek liefert selbst die Dichtungskraft, die nötig ist, um ein Lecken zwischen den Platten und den Seiten der Au#ssparungen, gegen die sie liegen, zu verhindern. Der Diehtungsdruek nimmt mit dem Arbeitsdruck zu, so dass eine beinahe ideale Dichtung jederzeit erreicht ist.
Wenn die Platten selbst oder die mit ihnen zusammenarbeitenden Seiten der Aussparlin- gen nicht ganz genau bearbeitet sind, so defor mieren sieh die Platten etwas unter der Wir- kunIg des hydraulischen Druckes, um eine Dichtung aufreehtzuerhalten, wenn sie nur genügend dünn sind, um sich deformieren zu können.
Die Ringe können zylindriseh sein, wobei die Wandstärke gegen die Enden auf unge fähr die Hälfte der Wandstärke in der Mitte der Länge des Ringes reduziert ist, wie es bei r in Fig. 4 dargestellt. ist, wobei diese Enden nachher umgebördelt werden, (wie es in punk tierten Linien dargestellt ist), um die Dich tungsplatten in ihren Stellungen zu halten.
In einer weiteren Alternative ist der Ring selbst von zusammengesetzter Konstruktion, wie es in Fig. <B>5</B> dargestellt ist, und enthält einen innern Teil s, in welchem die Ausspa rungen gebildet sind und der in mindestens einem Punkt gespalten ist. Um die Teile zu- sammenzusetzen, wird der gespaltene Ring ge öffnet oder seine Teile getrennt, um die Dich tungsplatten in. Stellung bringen zu können, und darauf wird ein äusserer Ring t, der aus einem Stück besteht, über den innern Ring gestülpt und durch Verstemmen an den Enden bei u oder andere geeignete Mittel befestigt.
Weiter kann der Ring, wenn es erwünscht ist, mit einer Auflagefläche v am einen Ende ausgebildet werden, und es können die Dich- tuingsplatten h mit einem Zwischenring iv ein geführt werden, worauf ein End-Auflagering x angebracht und durch irgendwelche geeig neten Mittel befestigt wird, wie z. B. durch Schrauben<B>y</B> oder Stifte, wie es in Fig. <B>6</B> dar gestellt ist.
Für sehr hohe Drucke können die Dich tungsplatten h durch radiale Rippen z ver stärkt werden, die entweder durch Schweissen oder andere geeignete Mittel befestigt sind oder aus demselben Stück wie der Ring be stehen, indem die Stücke zwischen den Rippen entfernt werden, wie es in den Fig. <B>7</B> und<B>8</B> dargestellt ist. Diese Rippen befähigen die Dichtungsplatten, einen höheren hydrauli schen Druck zu ertragen, wobei ein relativ hoher Grad der Biegsamkeit für die relative axiale Bewegung der innern und äussern Rän der der Platten erhalten bleibt.
Für noch höhere Drucke können die Dich tungsplatten<B>A</B> durch Stützplatten 2 verstärkt werden, wie dies in Fig. <B>9</B> dargestellt ist. Die Stützplatte ist durch radiale Spalten in eine Anzahl von Sektoren unterteilt und wird in Aussparungen eingesetzt, welche in den innern und äussern Ringen<B>3,</B> 4 vorhanden sind, wo bei die Fläche<B>5,</B> die der Dichtungsplatte gegenüberliegt, etwas unter die Aussparungen versenkt ist, welche die Dichtungsplatte tra gen, um eine gute Dichtung gegen den Druck des Mediums zwischen den Dichtungsplatten und den Seiten dieser Aussparungen zu er möglichen, wobei die Sektoren, der Stützplatte eine übermässige Deformation der Dichtungs platten unter Druck verhindern.
Wo es erwünscht ist, können die Dich tungsplatten oder die Kontaktflächen in den Aussparungen oder beides mit einem weichen Material, wie z. B. Kupfer oder Aluminium, überzogen sein, um zu erreichen, dass der Arbeitsdruek die beiden Kontak-tfläehen auf- einanderpasst, was eine bessere Dichtung be wirkt. Der Überzug kann durch Galvanisieren oder Aufspritzen aufgetragen werden, oder es kann als Alternative auch ein Dichtungsring aus weichem Metall oder anderem geeignetem Material zwischen die zusammenarbeitenden Kontaktfläehen gebracht werden.
Während es im allgemeinen zweckmässig sein wird, Ringe und Dichtungsplatten von kreisrunder Form zu verwenden, sehliesst die vorliegende Erfindung auch die Verwendung von Ringen und Diehtungsplatten von nicht kreisrunder Form ein, z. B. elliptische oder abgerundet rechteckige Formen. Im letzteren Fall sind die Dichtungsplatten immer noch genügend biegsam, vorausgesetzt, dass der Rundungsradius in den Ecken nicht zu klein ist.