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Elastische Rohrverbindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elastische Verbindung für Hochdruckrohre aus vorverdichtetem Beton mit einem elastischen, in radialer Richtung dichtenden Dichtungsring, der in axialer und radialer Richtung selbstverkeilend und nach erfolgter Montage lagenstabil ausgebildet ist und bei welcher die im wesentlichen parallel zur Rohrachse verlaufenden, einander gegenüberliegenden Kuppelflächen von Vaterteil und Mutterteil einen ringförmigen Hohlraum einschliessen, in welchem sich der Radialabstand der Kuppelflächen in wenigstens einer Achsrichtung verkleinert. Derartige elastische Verbindungen sind bekannt, haben sich jedoch den an sie gestellten Forderungen nicht völlig gewachsen gezeigt. Insbesondere war bei Hochdruckrohren die Sicherheit der Dichtung gegen plötzlich auftretende Druckstösse nicht im genügenden Masse gegeben.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zur Aufgabe, diesen Nachteil zu beseitigen und eine Dichtung zu schaffen, welche auch bei starken, plötzlich auftretenden Druckstössen eine vollkommen dichte Verbindung der Rohrenden miteinander sichert. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass ausser der an sich bekannten elastischen, vorteilhaft aus Gummi bestehenden, durch Aufrollen auf die Kuppelfläche des Vaterteiles aufgebrachten Ringdichtung, noch eine in axialer Richtung dichtende Gegendichtung zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen von Vater-und Mutterteil vorgesehen ist.
Da die im Sinne der Erfindung zur Anwendung kommende zusätzliche Gegendichtung zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der miteinander zu verbindenden Rohrenden liegt, kann der Druck, unter welchen sich diese Rohrenden an diese Gegendichtung anlegen, verhältnismässig leicht eingestellt werden. Üblicherweise wird dieser Druck relativ hoch gewählt und im speziellen Fall den vorliegenden Erfordernissen angepasst.
Eine im Rohr auftretende plötzliche Druckerhöhung hat nun zur Folge, dass das Druckmedium mit grosser Gewalt in den an der Verbindungsstelle der beiden Rohre auftretenden Ringspalt gepresst wird. Die erfindungsgemässe Gegendichtung fängt nun bereits einen Teil des Druckstosses ab, kann jedoch selbst nicht völlig ein Vorbeifliessen des Druckstosses verhindern. Durch die an der Gegendichtung vorbeifliessende Druckwelle wird die Gegendichtung elastisch an den Dichtspalt gepresst und bewirkt ihrerseits eine Erhöhung der Dichtwirkung. Das über die Gegendichtung hinausfliessende Medium gelangt an den zwischen der Gegendichtung und der im ringförmigen Hohlraum angeordneten Ringdichtung liegenden Ringspalt, in welchem sich die. Druckwelle bereits in hohem Masse totlaufen kann.
Der Rest der Druckwelle gelangt auf die Ringdichtung zur Wirkung und bewirkt eine starke Anpressung der Ringdichtung an ihre Dichtflächen, da sich der Radialabstand der den ringförmigen Hohlraum begrenzenden Kuppelflächen in Axialrichtung der Rohrleitung verkleinert. Durch alle diese Effekte wird die Dichtheit der gesamten Rohrverbindung erhöht, so dass sich in der Gesamtheit eine auch bei starken Druckstössen sichere Dichtheit ergibt.
Weiters bietet die erfindungsgemässe Gegendichtung den Vorteil, dass sie bei der Montage der Verbindung verhindert, dass der Mutterteil unnötig hart auf den Vaterteil aufschlägt, was zu Beschädigungen der-Rohre führen könnte.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, welches in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Fig. 1 zeigt hiebei die beiden Rohrenden, sowie die Ringdichtung zu Beginn der Montage im Längsschnitt, während Fig. 2 einen Längsschnitt durch die gesamte Rohrverbindung nach beendigter Montage zeigt.
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Gemäss Fig. 1. wird bei der Montage der Rohrverbindung ein elastischer Dichtungsring 10, vorzugsweise aus Gummi, um den Rand 15 des Vaterteiles 1 gelegt, worauf die koaxial zueinander angeordneten, miteinander zu verbindenden Rohrenden einander soweit genähert werden, dass sich der zungenförmige Rand 14 des Mutterteiles 2 an den Dichtungsring 10 anlegt. Nach Einlegen der ringförmigen Gegendichtung 9 (Fig. 2) in die hiefür vorgesehene ringförmige Ausnehmung des Vaterteiles 1, werden die Rohrenden einander weiter genähert, wobei der Dichtungsring 10 über den Rand 15 der konvex ausgebildeten Fläche des Vaterteiles 1 aufgerollt wird. Hiebei erfolgt dieses Aufrollen des Dichtungsringes 10 auf die Fläche 7 ohne wesentliche Beanspruchung des Dichtungsringes 10 und ohne wesentliche Reibung.
Der Dichtungsring 10 rollt einfach auf der konvex ausgebildeten Fläche 7 des Vaterteiles 1 bzw. auf der konkav ausgebildeten Fläche 8 des Mutterteiles 2 ab, bis sich in der Endlage der Verbindung der Dichtungsring 10 satt in den von den einander gegenüberliegenden Kuppelflächen 7,8 von Vater- bzw. Mutterteil gebildeten ringförmigen Hohlraum hineinlegt (Fig. 2). Bei der Montage verhindert hiebei die Gegendichtung 9, dass der Mutterteil 2 hart auf den Vaterteil 1 aufschlägt.
Bei Auftreten eines Druckstosses in der Rohrleitung wird das flüssige oder gasförmige Druckmedium mit hoher Gewalt in den zwischen den Stirnflächen 3, 4 des Vater- bzw. Mutterteiles 1, 2 verbleibenden Ringspalt hineingepresst. Die Dichtung 9 stellt sich der Druckwelle entgegen und schwächt zunächst die Druckwelle etwas ab, da die Dichtung 9 unter Einfluss der Druckwelle elastisch in radialer Richtung in den zwischen den Stirnflächen 3,4 befindlichen Ringspalt gepresst wird. Ein Teil der Druckwelle fliesst jedoch über die Gegendichtung 9 hinaus und gelangt in den zwischen der Gegendichtung 9 und der Ringdichtung 10 angeordneten Ringraum, welcher einen Entspannungsraum bildet, in welchem sich die Druckwelle abschwächen kann.
Der Rest der Druckwelle wirkt auf die Ringdichtung 10 und presst diese in axialer Richtung gegen die sich in axialer Richtung einander nähernden Dichtflächen des von den Kuppelflächen 7,8 gebildeten Ringraumes, was eine stärkere Zusammenpressung der Ringdichtung 10 und somit eine verstärkte Dichtwirkung ergibt. Zur Erreichung dieses Effektes sind, wie Fig. 1 und 2 zeigen, die Kuppelfläche 8 des Mutterteiles 2 konkav und die Kuppelf1äche 7 des Vaterteiles l konvex ausgebildet. Diese beiden Kuppelflächen bilden zusammen einen ringförmigen Hohlraum, in welchem sich der Radialabstand der Kuppelflächen in beiden Achsrichtungen der Rohrleitung verkleinert.
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, die Krümmung der konkaven Fläche des Mutterteiles so zu wählen, dass bei der Montage der Verbindung, insbesondere in der Schlussphase derselben, eine auf die elastische Ringdichtung in Achsrichtung des Rohres wirkende Kraftkomponente entsteht, welche dem Flüssigkeitsdruck richtungsgleich ist. Der Querschnitt des die Ringdichtung 10 aufnehmenden Hohlraumes ist somit derart ausgebildet, dass der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen von der Mitte aus sich entweder nach innen oder nach aussen verringert. Jeder Gleitbewegung des Dichtungsringes von der Mitte nach beiden Richtungen entspricht daher eine Verstärkung der Abflachung dieses Dichtungsringes und somit eine Erhöhung seiner Dichtwirkung.
Die erfindungsgemässe Rohrverbindung ist dementsprechend selbstverkeilend, weil bei einer Erhöhung des Druckes'eine Erhöhung der Dichtwirkung eintritt. Die Dichtheit der Verbindung ist hiebei nach beiden Richtungen gegeben, d. h. dass die Rohrverbindung sowohl bei einer Beanspruchung durch in der Rohrleitung auftretende Überdrücke, als auch bei der Beanspruchung durch in der Rohrleitung auftretende Unterdrücke eine sichere Dichtung selbst bei starken Drückstössen gewährleistet.
Da die Dichtung 9 durch eine Kraft, die der Achse des Rohres gleichsinnig ist, hingegen die Dichtung 10 durch eine auf die Röhrenachse senkrecht stehende Kraft zusammengedrückt wird, sichert die erfindungsgemässe Verbindung auch bei irgendeiner gegenseitigen Ablenkung der zu verbindenden Teile eine tadellose Dichtheit.
Als weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Rohr Verbindung ist ihre Stabilität nach erfolgter Montage anzusehen. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der einander gegenüberliegenden Flächen von Vaterund Mutterteil wird bewirkt, dass keine oder keine wesentlichen in Richtung der Rohrachse gerichteten Kraftkomponenten auftreten, so dass auch die Tendenz einer Verschiebung der beiden Rohre gegeneinander vermieden ist.
Bei der Montage ergibt sich der Vorteil, dass eine übermässige Zusammendrückung der Ringdichtung vermieden wird, durch welche eine Schädigung der Dichtung eintreten könnte. Zur Montage der Rohrverbindung sind ferner keine besonderen komplizierten Vorrichtungen nötig.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, an der Aussenseite der Rohrverbindung einen armierten Betonring 16 anzuordnen, welcher eine gegenseitige Querverschiebung der Rohrachsen verhindert. Dieser Betonring 16 kann nach erfolgter Montage einfach so aufgebracht werden, dass der zwischen den nach der Ringdichtung 10 liegenden Stirnflächen 5,6 des Vaterteiles 1 bzw. des Mutterteiles 2 liegende Ringspalt durch Zementmörtel 17 od. dgl. ausgegossen wird. Der Betonring Iss kann gegebenenfalls auch'vorgefer-
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tigt werden und durch das Ausgiessen des radialen Spaltes zwischen den Flächen 5,6 mit den Rohren verbunden werden.
PATENTANSPRÜCHE :
EMI3.1
Elastischeerfolgter Montage lagenstabil ausgebildet ist und bei welcher die im wesentlichen parallel zur Rohrachse verlaufenden, einander gegenüberliegenden Kuppelflächen von Vaterteil und Mutterteil einen ringförmi- gen Hohlraum einschliessen, in welchem sich der Radialabstand der Kuppelflächen in wenigstens einer Achsrichtung verkleinert, dadurch gekennzeichnet, dass ausser der an sich bekannten elastischen, vorteilhaft aus Gummi bestehenden, durch Aufrollen auf die Kuppelfläche des Vaterteiles aufgebrachten Ringdichtung noch eine in axialer Richtung dichtende Gegendichtung zwischen den beiden einander gegen- überliegenden Stirnflächen von Vater- und Mutterteil vorgesehen ist.
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