DE1089226B - Rohrleitungssystem mit biegsamen Verbindungselementen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft neue biegsame Verbindungselemente für Rohrleitungen und aus diesen zusammengesetzte Rohrleitungssysteme zur Fortleitung insbesondere unter Druck stehender, schnellströmender, erhitzter Luft oder Gase.

Die Erfindung bezieht sich dabei auf eine biegsame Rohrverbindung in Form eines Rohrkrümmers, bei dem im Zuge der Leitung Gelenkverbindungen und diese flüssigkeitsdicht überbrückende Wellrohre vorgesehen sind.

Rohrverbindungen mit einem Kreuzgelenk und einem Wellrohr als dichter Verbindung zwischen den gegeneinander beweglichen Teilen der Rohrleitung sind an sich bereits bekannt. So ist z. B. eine biegsame Rohrverbindung bekanntgeworden, die aus einem starren Krümmer und zwei an dessen Enden angeordneten Gelenkverbindungen besteht. Diese bekannte Rohrverbindung ist verhältnismäßig kompliziert und teuer aufgebaut und auch für manche Anwendungszwecke zu schwer ausgebildet.

Es sind ferner biegsame, gerade Rohrverbindungen bekanntgeworden, die im Zuge gestreckter Rohrleitungen angeordnet werden können. Eine solche biegsame Rohrverbindung besteht aus zwei etwa axial fluchtenden Leitungsstücken, deren jedes stirnseitig zwei einander diametral gegenüberstehende Vorsprünge trägt, wobei die Vorsprünge der beiden Leitungsstücke um 90° gegeneinander versetzt sind. Diese Vorsprünge sind durch einen mit den Leitungsringen koaxialen Kupplungsring miteinander gelenkig verbunden, so daß die Leitungsstücke entsprechend verschränkt werden können. Schließlich sind die Enden der Leitungsstücke zur Sicherstellung einer flüssigkeitsdichten Verbindung noch durch ein Wellrohr überbrückt, das sich allerdings innerhalb der Gelenkverbindungen der Rohrenden befindet. Durch diese Anordnung, die einen Schutz des Wellrohres vor äußeren Beschädigungen bezweckt, aber dafür die Falten des Wellrohres direkt dem strömenden Medium aussetzt, entsteht jedoch, insbesondere bei Fortleitung schnellströmender, erhitzter, unter Druck stehender Gase, eine starke Turbulenz, die einerseits zu erhöhten Druckverlusten, andererseits zu Schwingungen und Erosionen des Wellrohres führt. Insbesondere bei heißen Gasen besteht ferner bei dieser bekannten Rohrverbindung noch die Gefahr einer thermischen Überlastung und Beschädigung des Wellrohres, wenn dessen zumeist recht dünne Wände direkt bespült werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der vorgenannten Art zu schaffen, die besonders hohen Anforderungen standhalten kann. Die Rohrverbindung gemäß der Erfindung soll insbesondere zum Einbau in Heizungs-, Entlüftungs- oder

Rohrleitungssystem mit biegsamen
Verbindungs elementen

Anmelder:

Flexonics Corporation,
Maywood, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. phil. A. Mentzel, Patentanwalt,
Refrath bei Köln, Frankenforst 137

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. März 1956

Raymond Charles Andersen, Lombard, 111. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

Enteisungsanlagen für Flugzeuge geeignet sein, um dort axiale Relativbewegungen und Biegungen der Leitungsteile auf Grund von Ausdehnungen oder Zusammenziehungen unter dem Einfluß wechselnder Temperaturen auszugleichen oder auch Relativbewegungen der Leitungsteile quer zu ihrer Verlegungsebene, beispielsweise auf Grund von Durchbiegungen des Flugwerkes, aufzunehmen.

Die erfindungsgemäße biegsame Rohrverbindung umfaßt zwei aneinander stoß ende, gekrümmte und gemeinsam einen Krümmer" bildende starre Rohrstücke, die sich an ihren aneinander angrenzenden Enden mit von diesen Enden einstückig vorstehenden Vorsprüngen überlappen und einen praktisch strömungsglatten Durchflußkanal bilden, die jedoch zur Ermöglichung einer gewissen gegenseitigen Verschränkung an den Überlappungsstellen einen relativ kleinen Abstand voneinander haben, an den Vorsprüngen befestigte und die beiden Rohrstücke schwenkbar verbindende Gelenkverbindungen sowie ein die überlappenden Vorsprünge und die Gelenkverbindungen umgebendes und, in Strörhungsrichtung gesehen, beiderseits derselben flüssigkeitsdicht mit jedem der beiden Rohrstücke verbundenes Wellrohr.

Die erfindungsgemäße Rohrverbindung besitzt, verglichen mit den bekannten Rohrverbindungen, einen sehr geringen Strömungswiderstand und weist den besonderen Vorteil auf, daß das in ihr enthaltene Wellrohr nicht direkt der Bespülung des strömenden Mediums ausgesetzt ist. Die Haltbarkeit und Lebensdauer der RohrverbindungJst dadurch wesentlich erhöht; außerdem ist die erfindungsgemäße Rohrverbin-

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dung einfach und billig aus Blechteilen herzustellen und trotz ihrer robusten Ausführung nur von geringem Gewicht, so daß sie sich besonders zum Einbau in Luftfahrzeuge eignet.

Die Rohrverbindung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die aneinander angrenzenden Enden der miteinander verbundenen Rohrstücke unter Wahrung ihrer gegenseitigen Beweglichkeit durch Einhaltung eines gewissen Mindestabstandes voneinander teleskopartig ineinandergeschoben sind. Die Anschlußenden dieser Rohrverbindung können um genau festgelegte Winkel verschränkt werden, und eine Überlastung des Wellrohres ist in jedem Fall ausgeschlossen.

Die Gelenkverbindungen gestatten im einfachsten Falle nur eine Verschränkung der erfindungsgemäßen Rohrverbindung in einer Ebene.

Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, daß die erfindungsgemäße Rohrverbindung einen die Enden der Rohrstücke lose umgebenden, innerhalb des Wellrohres angeordneten Ring sowie zwei diesen Ring mit den Vorsprüngen des einen Rohrstückes gelenkig verbindende Zapfen und zwei weitere, gegenüber den vorgenannten Zapfen um 90° versetzte, den Ring gelenkig mit dem anderen Rohrstück verbindende Zapfen umfaßt. Dadurch ist in einfacher Weise eine freie Schwenkbarkeit in zwei zueinander senkrechten Ebenen gewährleistet.

Die Erfindung betrifft weiterhin gewisse Rohrverbindungssysteme, die unter Verwendung der erfingungsgemäßen Rohrverbindungen aufgebaut sind und ebenfalls den eingangs genannten Zwecken dienen.

Ein solches aus Rohrverbindungen gemäß der Erfindung zusammengesetztes Verbindungssystem zum Verbinden seitlich gegeneinander versetzter Rohrleitungen umfaßt erfindungsgemäß eine Verbindungsleitung und zwei an deren beiden Enden angeordnete bewegliehe Rohrverbindungen, deren andere Seiten an die Enden der miteinander zu verbindenden, seitlich gegeneinander versetzten Rohrleitungen angeschlossen werden.

Ein anderes aus Rohrverbindungen gemäß der Erfindung zusammengesetztes Verbindungssystem führt zwei etwa axial fluchtende Leitungen, umfaßt erfindungsgemäß zwei an die Enden der Leitungen angeschlossene, nur um einen spitzen Winkel abgebogene biegsame Rohrverbindungen, an diese angeschlossene kurze, gerade Leitungsstücke .und eine dritte, die beiden Leitungsstücke miteinander verbindende biegsame Rohrverbindung. Dieses System ist besonders geeignet, um größere Dehnungen im Zuge einer gestreckten Rohrleitung, beispielsweise durch Temperaturschwankungen oder auch mechanische Beanspruchungen, aufzunehmen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. 1 ein in eine Flugzeugtragfläche eingebautes Rohrleitungssystem gemäß der Erfindung schematisch,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstabe einen Teil eines erfindungsgemäßen Rohrleitungssystems,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform eines Leitungssystems gemäß der Erfindung,

Fig. 4 im Längsschnitt eine biegsame Krümmerverbindung gemäß der Erfindung, die eine begrenzte einseitige Bewegung zuläßt,

Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 schematisch im Aufriß ein in einen Flugzeugtragflügel eingebautes Leitungssystem gemäß der Erfindung,

Fig. 7 im Schnitt eine biegsame Krümmer verbindung zum Einbau in das System nach Fig. 6, die eine zweiseitige Bewegung zuläßt,

Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 7 und

Fig. 9 einen Teil der biegsamen Verbindung nach Fig. 7 perspektivisch.

In der Zeichnung sind in allen Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In

ίο Fig. 1 und 2 ist ein Teil eines in einen Tragflügel 11 einbaubaren Leitungssystems dargestellt. Dieses System umfaßt zwei lange Leitungsstücke 12 und 14, die im wesentlichen -parallel zueinander, nach entgegengesetzten Richtungen sich erstreckende und einen

¹S bestimmten Betrag seitlich zueinander versetzt angeordnet sind. Die benachbarten Enden der Leitungsstücke 12 und 14 sind in Stützen 16 und 18 verschiebbar gelagert. Gemäß der Erfindung sind mit den Enden der Leitungsstücke 12 und 14 biegsame Verbindungs-

ao krümmer 20 bzw. 22 verbunden, die miteinander durch eine Querleitung 24 verbunden sind, die anfänglich im wesentlichen rechtwinklig zu den Achsen der Leitungsstücke 12 und 14 verläuft. Dadurch, daß die Krümmer dieses Systems biegsam ausgebildet werden, werden sowohl die Länge des LeitungsStückes 24 als auch der Abstand zwischen den Drehpunkten der biegsamen Verbindungsstücke am größten bei einem gegebenen Abstand zwischen den Leitungen 12 und 14. Diese Anordnung reduziert eine Winkelverschiebung der Leitung 24 bei gegebener Relativbewegung der Enden der Leitungen 12 und 14 auf ein Minimum, was wiederum ermöglicht, die Länge der biegsamen Elemente der Verbindung zu verringern und ebenfalls die Verkürzung des Abstandes zwischen den Leitungen 12 und 14 und die dadurch auf diese Leitungen, ausgeübten Biegemomente zu verringern.

In Fig. 4 und 5 ist ein biegsamer Verbindungskrümmer 22 dargestellt, der zwei sich in der Krümmung ergänzende Leitungs- oder Rohrstücke 26 und 28, ein Einlaß- und ein Auslaßstück, umfaßt, die in der dargestellten Ausführungsform gemeinsam einen 90°-Krümmer bilden. Die Krümmung der Rohrstücke 26 und 28 kann jedoch nach den Anforderungen für den Einbau geändert werden, und sie können beispielsweise so ausgebildet werden, daß sie gemeinsam einen 45°-Krümmer bilden. Das Rohrstück 26 greift teleskopartig lose in das Ende 30 des Rohrstückes 28 ein, das an seinem Ende ausreichend erweitert ist, um eine Verschwenkbewegung der Rohrstücke zueinander zuzulassen. Die teleskopartig ineinandergreifenden Enden der Rohrstücke sind durch zwei einander gegenüberliegende und axial ausgerichtete Zapfen 32 und 33 verschwenkbar verbunden. Der Zapfen 32 besitzt einen in dem Rohrstück 26 angeordneten vergrößerten Kopf 34, und sein äußeres Ende ist bei 36 mit einer auf dem weiten Teil 30 des Rohrstückes 28 aufliegenden Verstärkungsscheibe 38 verschweißt. Die Scheibe 38 kann auch wie bei 40 mit dem Rohrstück 28 verschweißt sein. Zwischen dem Kopf 34 des Zapfens und dem Rohrstück 26 ist vorzugsweise eine Scheibe 42 angeordnet, die bei 44 mit dem Rohrstück verschweißt ist. Der Zapfen 33 ist in der gleichen Weise angeordnet wie der Zapfen 32 und mit Scheiben 46 und 48 versehen, die den Scheiben 38 und 42 entsprechen und in der gleichen Weise befestigt sind.

Zur Abdichtung der biegsamen Verbindung zwischen den Stücken 26 und 28 sind die inneren Enden der Rohrstücke von einem Well- oder Faltenrohr 50 umgeben. Die beiden Enden des Faltenrohres

Claims (5)

1. 5 6

   sind durch ringförmige Schweißnähte mit Ringen 52 Grund von Winkel verschiebungen des Leitungsteiles bzw. 54 verbunden, die ihrerseits durch ringförmige 24 ausgeübten seitlichen Kräfte unterdrückt werden. Schweißnähte an den Rohrstücken 26 bzw. 28 be- In Fig. 5 bis 9 sind ein Rohrleitungssystem und eine

   festigt sind. Es soll darauf hingewiesen werden, daß biegsame Rohrverbindung dargestellt, die den bereits die Rohrstücke 26 und 28 das Wellrohr im wesent- 5 beschriebenen gleichen, was dadurch angedeutet ist, liehen vollständig von dem durch die Verbindung daß den entsprechenden Elementen gleiche Bezugsnießenden. Luft- oder Gasstrom od. dgl. abschirmen, zeichen mit dem Zusatz »α« gegeben wurden. Bei so daß ein Zerfressen des biegsamen Rohres und eine dieser Ausführungsform ist jedoch der biegsame Verwirbelnde Strömung verhindert werden, die entstehen bindungskrümmer so ausgebildet, daß außer einseiwürden, wenn der Strahl mit dem Wellrohr in Ver- io tigen Bewegungen auch begrenzte zweiseitige Bewebindung käme. Ferner bilden die ineinandergreifenden gungen möglich sind. Dadurch kann beispielsweise das Stücke 26 und 28 eine im wesentlichen glatte und un- System Auf- und Abbewegungen eines Tragflügels, unterbrochene Leitung, so daß der Druckabfall in der wie in Fig. 6 dargestellt, und Axialverschiebungen Verbindung auf ein Minimum reduziert wird. Es hat zweier Leitungsteile zueinander auf Grund von sich gezeigt, daß die flachen Köpfe der Schwenkzapfen 15 Wärmeausdehnungen oder -zusammenziehungen oder keine wesentliche Stauung des Gasstromes erzeugen, anderen Gründen ausgleichen.

   die die erstrebten Durchflußeigenschaften der Verbin- Die Verbindung 22 α umfaßt ein gekrümmtes Rohrdung ungünstig beeinflussen, stück 26 a, das, anstatt in das Rohr stück 28 a einWenn die Rohrstücke 26 und 28 in der beschrie- geschoben zu sein, an seinem inneren Ende auf gegenbenen Weise verschwenkbar verbunden sind, ist eine 20 überliegenden Seiten, wie bei 80 und 82., mit Aus-' einseitige Schwenkbewegung um die Achse der nehmungen versehen ist, so daß sich gegenüberliegend Zapfen 32 und 33 möglich, so daß das Rohrsystem, das angeordnete Vorsprünge 84 und 86 entstehen. Das die biegsame Verbindung 22 und die im wesentlichen Rohrstück 28 ist mit gleichartigen, sich gegenüberidentische Verbindung 20 umfaßt, Axialbewegungen liegend angeordneten Vorsprüngen 88 und 90 und der im wesentlichen parallelen, zueinander versetzt 25 Ausnehmungen versehen. Die Vorsprünge beider angeordneten Leitungsstücke auszugleichen vermag. Rohrstücke ragen in die Ausnehmungen des anderen Die Schwenkbewegung zwischen den Rohrstücken 26 Rohrstückes, aber die Ränder an den Enden beider und 28 ist jedoch innerhalb bestimmter Grenzen da- Rohrstücke liegen in einem Abstand voneinander, der durch beschränkt, daß das innere Ende des Rohr- ausreicht, die Rohrstücke begrenzte Schwenkstückes 26 an dem erweiterten Teil 30 des Rohrstückes 30 bewegungen zueinander ausführen zu lassen. 28 zur Anlage kommt. Die Rohrstücke 26 α und 28 a sind für eine zwei-

   Bei der dargestellten Ausführungsform ist an das seitige Bewegung mittels eines Kardanringes 92 ver-Einlaßende des Rohrstückes 26 ein flanschförmiges schwenkbar miteinander verbunden, der die Vor-Rohrverbindungsstück 56 angeschweißt, das eine lös- Sprünge der Rohrstücke lose umgibt und durch bare Verbindung dieses Rohrstückes mit der Leitung 35 Schwenkzapfen 94., 96, 98 bzw. 100 verschwenkbar 14 mittels Klemm- und Abdichtvorrichtungen 58 er- mit den Vorsprüngen verbunden ist. Jeder Zapfen bemöglicht, die im einzelnen nicht beschrieben zu sitzt einen verbreiterten Kopf, der in dem zugehörigen werden brauchen. Das Auslaßende des Rohrstückes 28 Rohrvorsprung angeordnet ist und den jeweiligen ist aufgeweitet und über die Leitung 24 geschoben Zapfen mit dem zugehörigen Vorsprung verbindet, und mit dieser verschweißt. Die Verbindung 20 ist im 40 Zur Verhinderung von Biegemomenten auf die Zapfen wesentlichen identisch mit der Verbindung 22, so daß ist ein Gabelkopf vorgesehen, so daß Zapfen an ihren sie im einzelnen nicht beschrieben zu werden braucht. entgegengesetzten Enden gehalten werden. Genauer Bei der dargestellten Ausführungsform ist jedoch das gesagt werden natürlich die inneren Enden der Zapfen Eingangsrohrstück der Verbindung 20 aufgeweitet durch die Rohrvorsprünge gehalten, und die äußeren und über die Leitung 24 geschoben und mit dieser ver- 45 der Zapfen sind vorzugsweise durch Schweißen oder schweißt, während das Ausgangsrohrstück der Ver- auf andere Art mit Armen 101, 102,104 bzw. 106 verbindung 20 durch geeignete Klemm- und Abdichtein- bunden und von diesen gehalten. Die Arme 101 und richtungen 60 an dem Leitungsteil 12 befestigt ist. Die 102 stehen von dem Rohrstück 26 a ab und sind in beiden Verbindungen und die Querleitung 24 bilden einem axialen Abstand von dem Ring 92 an ihm f estsomit zusammen eine Baueinheit, die leicht mit den 50 geschweißt oder auf andere Weise befestigt, und die Leitungsteilen 12 und 14 zusammengebaut werden Arme 104 und 106 stehen von dem Rohrstück 28 a ab kann. Beide Enden von beiden Verbindungen können und sind in einem axialen Abstand von dem Ring an jedoch lösbar auf den Leitungsteilen festgeklemmt und ihm festgeschweißt oder auf andere Weise befestigt, abgedichtet sein.

   In Fig. 3 ist ein Rohrleitungssystem zum Ausgleich 55 Patentansprüche:

   von Axialbewegungen zwischen zwei langgestreckten, 1. Rohrleitungssystem mit biegsamen Verbin-

   axial ausgerichteten Leitungsteilen dargestellt. Dieses dungselementen in Form eines Rohrkrümmers, bei

   System umfaßt Leitungsteile 62 und 64, die mit ihren dem im Zuge der Leitung Gelenkverbindungen und

   Enden nahe aneinander, jedoch in axialer Richtung in diese flüssigkeitsdicht überbrückende Wellrohre

   einem Abstand voneinander liegen und in Stützen 66 60 vorgesehen sind, gekennzeichnet durch zwei anein- und 68 verschiebbar gelagert sind. Biegsame 45°- anderstoßende, gekrümmte und gemeinsam einen

   Krümmer 70 und 72 sind mit den Enden der Leitungs- Krümmer bildende starre Rohrstücke (26), die sich

   teile 62 bzw. 64 und durch einen biegsamen 90°-Krüm- an ihren aneinandergrenzenden Enden mit von

   mer 74 und kurze Rohrstücke 76 und 78 miteinander diesen Enden einstückig vorstehenden Vorverbunden. Diese biegsamen Verbindungskrümmer 65 Sprüngen (30; 84, 86, 88, 90) überlappen und einen sind im wesentlichen identisch mit den bereits be- praktisch strömungsglatten Durchflußkanal bilden,

   schriebenen Verbindungen und brauchen daher nicht die jedoch zur Ermöglichung einer gewissen gegenerneut beschrieben zu werden. Dieses System weist seitigen Verschwenkung an den Überlappungsgegenüber dem bereits beschriebenen den Vorteil auf, stellen einen relativ kleinen Abstand voneinander

   daß die auf die erwähnten Leitungen 12 und 14 auf 70 haben, an den Vorsprüngen befestigte und die

   beiden Rohrstücke schwenkbar verbindende Gelenkverbindungen (32, 33; 94, 96, 98, 100) sowie ein die überlappenden Vorsprünge und die Gelenkverbindungen umgebendes und, in Strömungsrichtung gesehen, beiderseits derselben flüssigkeitsdicht mit jedem der beiden Rohrstücke verbundenes Wellrohr (50, 50 a).
2. 2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander angrenzenden Enden der miteinander zu verbindenden Rohrstücke (26, 28) unter Wahrung ihrer gegenseitigen Beweglichkeit durch Einhaltung eines gewissen Mindestabstandes voneinander teleskopartig ineinandergeschoben sind (Fig. 4).
3. 3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen die Enden der Rohrstücke (26, 28) lose umgebenden, innerhalb des Wellrohres angeordneten Ring (92) sowie zwei diesen Ring mit den Vorsprüngen des einen Rohrstückes gelenkig verbindende Zapfen (94, 96) und zwei weitere, gegenüber den vorgenannten Zapfen um 90° versetzte, den Ring gelenkig mit dem anderen Rohrstück verbindende Zapfen (98, 100).
4. 4. Aus Rohrverbindungen gemäß Anspruch 1 bis 3 zusammengesetztes Verbindungssystem zum Verbinden seitlich gegeneinander versetzter Rohrleitungen, gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung (24) und zwei an deren beiden Enden angeordnete bewegliche Rohrverbindungen (20, 22), deren andere Seiten an die Enden der miteinander zu verbindenden, seitlich gegeneinander versetzten Rohrleitungen (12, 14) angeschlossen werden.
5. 5. Aus Rohrverbindungen gemäß Anspruch 1 bis 3 zusammengesetztes Verbindungssystem tür zwei etwa axial fluchtende Leitungen, gekennzeichnet durch zwei an die Enden der Leitungen (62, 64) angeschlossene, nur um einen spitzen Winkel abgebogene biegsame Rohrverbindungen (70, 72), an diese anschließende kurze, gerade Leitungsstücke (76, 80) und eine dritte, die beiden Leitungsstücke miteinander verbindende biegsame Rohrverbindung (74).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 854 610;
   britische Patentschriften Nr. 627 120, 692 963.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ®i 009 607/202 9.60