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Drehbare Rohrverschraubung, insbesondere für Hochdruckleitungen
Die Erfindung betrifft eine drehbare Rohrverschraubung, die insbesondere für Hydraulik-Anlagen ge- eignet und in der Lage ist, schnelle Dreh- und Pendelbewegungen auch unter hohen Drücken und im
Dauerbetrieb auszuführen. Ausgegangen wird dabei von einer drehbaren Rohrverschraubung, welche aus einem Zuleitungsstück mit einem durchgehend glatten Führungszapfen und einem Aussenbund mit Gewin- de, einem auf dem Führungszapfen auf seiner ganzen Länge drehbar gelagerten Ab Litungsstück mit glat- tem Aussenbund, einer Überwurfmutter mit glattem Innenbund und Innengewinde passend zum Gewinde am Aussenbund des Zuleitungsstückes, sowie einem zwischen dem Zu- und Ableitungsstück angeordneten Axialdruck-Wälzlager besteht.
Erfindungsgemäss ist zur Dichtung zwischen Zu-und Ableitungsstück in an sich bekannter Weise inner- halb des Aussenbundes des Ableitungsstückes eine zum Aussenmantel des Führungszapfens zu offene, im
Querschnitt trapezförmige Dichtkammer vorgesehen, deren druckabgewendete Stirnfläche mit der Achse des Ableitungsstückes einen Winkel einschliesst. so dass die Dichtkammer im Querschnitt gesehen am Nu- tengrund eine grössere axiale Ausdehnung als gegen den Aussenmantel des Führungszapfens zu aufweist. In diese Dichtkammer ist in an sich bekannter Weise ein im Querschnitt rechteckiger, elastischer Dichtring eingelegt, der unter dem Einfluss des Druckes des Leitungsmediums steht, wobei der Innendurchmesser des
Dichtringes im drucklosen Zustand dem Aussendurchmesser des Führungszapfens entspricht.
Durch diese Art der Dichtung sind die Nachteile der bekannten drehbaren Rohrverschraubungen besei- tigt. Bei einer bekannten Bauart dient zum Abdichten eine Kohlenstoff-Schleifringdichtung, welche unter
Zwischenschaltung eines O-Ringesvon einer Feder auf die Stirnfläche der Lagerbüchse der einen Leitungshülse gepresst wird. Dadurch ergibt sich ein schwerer Lauf mit hohem Abriebverlust. Ausserdem ist noch eine zweite Dichtung erforderlich, die bei der Erfindung entfällt.
Bei einer andern bekannten drehbaren Verschraubung sind gleichfalls zwei Dichtungen erforderlich.
Die eine besteht aus einer fest auf den Aussenmantel des drehbaren Innenteils gepressten Packung, die andere aus einem in eine Nut dieses Aussenmantels mit Vorspannung eingelegten O-Ring. Sowohl die Packung als auch der O-Ring ergeben Reibungsverluste mit beachtlichem Verschleiss, so dass sich derartige Drehverschraubungen nicht in der Praxis einführen konnten. Bei einer weiteren bekannten drehbaren Rohrverbindung ist der sich drehende Teil gegenüber dem Gehäuse mit einer quer stehenden Dichtscheibe abgedichtet. Auch hier ergibt sich beim Drehen ein dauernder Verschleiss der anliegenden schmalen Lochwandungen der Dichtscheibe, der nur durch Nachstellen des Anpressdruckes ausgeglichen werden kann, was auf der ändern Seite die Drehbewegung erschwert.
Bei einer andem bekannten Bauart ist zwischen den sich drehenden Teilen eine sich nach aussen trapezartig erweiternde Dichtkammer vorgesehen. Dort tritt eine spezifische Druckverteilung auf den Dichtring auf, der diesen laufend stark und mit wachsendemDruck vermehrt auf den sich drehenden Teil aufpresst, was schweren Gang und hohen Verschleiss bedingt. Dazu kommt, dass in diesem Fall ein O-Ring als Dichtelement vorgesehen ist, der sich bekanntlich beim Zusammenbau der sich drehenden Teile stark verformt, weil er nur unter Vorspannung wirksam werden kann.
Die gleichen Nachteile weist eine weitere bekannte drehbare Rohrverbindung auf, bei welcher zwischen den beiden sich drehenden Teilen insgesamt drei in Trapeznuten eingelegte 0- Ringe als Dichtelemente vorgesehen sind.
Demgegenüber ist die erfindungsgemässe Abdichtung derart, dass sich unter der Einwirkung des Druckes
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schnittener druckabgewendeter Seitenwand 15 ausgebildet. Die Dichtkammer ist zur Aufnahme eines im Querschnitt rechteckigen Dichtringes 16 bestimmt, der, wie Fig. l und 2 der Zeichnung zeigen, im drucklosen Zustand mit seiner Innenfläche dem Aussenmantel des Führungszapfens 4 und mit seinem Aussenman- tel der Rückwand der Dichtkammer 14 anliegt. Unter der Einwirkung des Leitungsmediums verformt sich der Dichtring 16, wie Fig. 3 zeigt, in der Dichtkammer und schmiegt sich kolbenartig dichtend an deren Rückwand, der Seitenwand 15 sowie dem Aussenmantel des Führungszapfens 4 an, so dass diese Verbindung stets dicht ist.
Dabei ist durch die hinterschnittene Seitenwand 15 eine Druckverteilung im Dichtring 16 erreicht, welche die Fläche 17 so weit entlastet, dass der dichte Sitz unter geringem Abrieb des Dichtringwerkstoffes gewährleistet werden kann. Der Dichtring 16 ist bei 18 geringfügig abgeschrägt. Dadurch wird vermieden, dass unter dem Einfluss des Leitungsmediums Teile des Dichtringes in den Ringspalt 19 zwischen den Teilen 4 und 5 gelangen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4-6 ist in der Dichtkammer 14 eine andere Dichtringausbildung eingesetzt. Dieser Dichtring 20 ist im Querschnitt rechteckig gehalten und weist, wie insbesondere Fig. 5 zeigt, ausgehend von der Kopffläche 21, der Zulaufseite für das schmierfilmbildende Medium, eine Schmiernut 22 und ausgehend von der entgegengesetzten Kopffläche 23 eine weitere Schmiernut 24 auf.
Diese Schmiernuten gehen nicht bis zur gegenüberliegenden Kopffläche durch, sondern enden kurz davor.
Sie sind um 1800 versetzt angeordnet.
Die Wirkungsweise dieses Dichtringes ist wie folgt : Das in der Rohrverschraubung unter Druck geför- derer Medium dringt durch den in Fig. 5 zum besseren Verständnis stark vergrössert dargestellten Ringspalt 26 zwischen den Teilen 4 und 5 ein und gelangt so in die Dichtkammer 14 und zum Dichtring 20. Es tritt dann in die Schmiemut 22 ein und bildet bei der Drehbewegung zwischen den Teilen 4 und 5 auf dem Aussenmantel des Teiles 4 einen Schmierfilm, der durch das ständig zur Schmiernut 22 zutretende Leitungsmedium ergänzt und somit aufrechterhalten wird. Über diesen Schmierfilm hinweg streicht die von der andern Kopffläche 23 des Dichtringes 20 ausgehende Schmiernut 24, nimmt geringe Mengen dieses Schmierfilmes auf und verteilt diese auf den Rest des vom Dichtring umfassten Aussenmantels des Teiles 4.
Damit erstreckt sich der von der Zulaufseite her durch das Leitungsmedium gebildete Schmierfilm über die gesamte Breite des Dichtringes 20. Die Lebensdauer des Dichtringes wird so entscheidend verbessert und die Reibungsverluste sind wesentlich verringert.
In dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Dichtring sind seine Relationen und Dimensionen stark vergrössert aufgezeigt.
Diese Dichtringausbildung ist noch mit einer weiteren Verbesserung versehen. An der der Druckeinwirkung abgekehrten Kopffläche 23 des Dichtringes 20 is, die dem Ringspalt zugekehrte Randkante in Form eines Viertelkreises 25 ausgekehlt. Dadurch wird verhindert, dass sich der Dichtring unter der Einwirkung des Druckes aus dem Leitungsmedium in den Ringspalt 19 hinter der Dichtkammer 14 einquetscht was zur vorzeitigen Zerstörung des Dichtringes führen könnte.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehbare Rohrverschraubung, insbesondere für Hochdruckleitungen, bestehend aus einem Zuleitungsstück mit einem durchgehend glatten Führungszapfen und einem Aussenbund mit Gewinde, einem auf dem Füh- rungszapfen auf seiner ganzen Länge drehbar gelagerten Ableitungsstück mit glattem Aussenbund, einer Über- wurfmutter mit glattem Innenbund und Innengewinde passend zum Gewinde am Aussenbund des Zuleitung- itückes, sowie einem zwischen dem Zu- und Ableitungsstück angeordneten Axialdruck-Wälzlager, dadurch
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tuckers (5) eine zum Aussenmantel des Führungszapfens (4) zu offene, im Querschnitt trapezförmige Dicht- < ammer (14) befindet, dass deren druckabgewendete Stirnfläche (15) mit der Achse des Ableitungsstückes einen Winkel einschliesst, so dass die Dichtkammer im Querschnitt gesehen am Nutengrund eine grössere txiale Ausdehnung als gegen den Aussenmantel des Führungszapfens zu aufweist, und dass in diese Dicht- < ammer in an sich bekannter Weise ein im Querschnitt rechteckiger, elastischer Dichtring (16) eingelegt st, der unter dem Einfluss des Druckes des Leitungsmediums steht, wobei der Innendurchmesser des Dicht- 'inges im drucklosen Zustand dem Aussendurchmesser des Führungszapfens entspricht.