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Selbstdichtende Rohrkupplung
Die Erfindung betrifft eine selbstdichtende Rohrkupplung mit einer Muffe und mindestens einem elastischen Dichtungsring, der mindestens an der Innenseite mit zahnförmigen Rippen versehen ist, wobei der Durchmesser des Grundes der zahnförmigen Rippen grösser und der lichte Durchmesser der Rippen kleiner ist als der Aussendurchmesser des zugehörigen Rohrendes, wenn der Dichtungsring bei nicht in die
Muffe eingeführtem Rohrende in die Muffe eingelegt ist, und wobei der radiale Abstand zwischen Muffe und Rohrende das Einschieben des Dichtungsringes in den zwischen Muffe und Rohr bestehenden Spalt gestattet.
Die bekannten Rohrkupplungen dieser Art, bei denen die Dichtungsringe also an der Innenseite mit umlaufenden Rippen von zahnförmigem Querschnitt versehen sind, weisen den Vorteil auf, dass sie auch bei sehr hohen Drücken eine ausgezeichnete Dichtwirkung haben und dass die Rohre in einfacher Weise ohne Hilfswerkzeuge in die Kupplungen eingeführt werden können.
Es handelt sich dabei um Kupplungen, bei denen, wie das ja allgemein üblich ist, der Dichtungsring zunächst in die hiefür vorgesehene Aussparung in der Muffe eingelegt und sodann die Muffe über das Rohrende geschoben bzw. das Rohrende in die Muffe eingeschoben wird.
Die erforderliche Relativbewegung zwischen Rohrende und Hülse nach Einbringen des Dichtungsringes in die Muffe kann, insbesondere bei Verbinden zweier Rohrenden durch eine Muffe mit zwei Dichtungsringen, schwierig bzw. unerwünscht sein. Nach dem Überschieben der Muffe über das eine Rohrende müssen nämlich beide Rohrenden gegeneinander bewegt werden, was in manchen Fällen, z. B. durch gewisse Verlegebedingungen, undurchführbar ist.
Bei Verwendung dieser Kupplungen ist also die Bewegung der Rohre erforderlich, was bei vielen Gelegenheiten unerwünscht sein kann und einen gewissen zusätzlichen Arbeitsaufwand verursacht.
Es besteht daher ein Bedürfnis, Kupplungen zu schaffen, bei denen die Muffe zunächst ohne Dichtungsring auf einem Rohrende aufgebracht ist, so dass das entsprechende Ende des nächsten Rohres gleich in einem Arbeitsgang in die richtige Lage in bezug auf das anzuschliessende Rohrende gebracht werden kann, woraufhin dann die Muffe über die beiden Rohrenden geschoben wird und schliesslich die vorher auf die Rohre aufgebrachten Dichtungsringe eingebracht werden.
Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass in der Muffe in an sich bekannter Weise eine Aussparung zur Aufnahme des Dichtungsringes vorgesehen ist, die gegen das äussere Muffenende zu durch eine Schulter begrenzt ist, an welche sich der Dichtungsring anlegt, und der radiale Abstand zwischen der Schulterinnenfläche und dem Aussenmantel des eingeführten Rohres wie bekannt das Einführen des Dichtungsringes von aussen her gestattet.
Bei dieser Erfindung wird, wie oben hingewiesen, von der an sich bekannten Massnahme Gebrauch gemacht, am Ende der Muffe eine Schulter vorzusehen, wie dies z. B. in der franz. Patentschrift Nr. 1. 065. 111 beschrieben ist. Gegenüber dieser bekannten Rohrkupplung braucht aber beim Gegenstand der Erfindung die Muffe während des Einbringens der Dichtungsringe nicht bewegt zu werden. Sie kann vielmehr ohne die Dichtungsringe über die zu verbindenden Rohrenden geschoben werden, was auch bei den eingangs angeführten bekannten Rohrkupplungen nicht möglich ist. Bei diesen muss die Muffe mit eingesetzten Dichtungsringen über das eine Rohrende geschoben werden, und dann muss das andere Rohrende eingeschoben werden. In vielen Fällen lässt sich dies aber im praktischen Betrieb nicht
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durchführen.
Auch bei den bekannten Rollkupplungen, bei denen das Einbringen des Dichtungsringes in die Muffe durch Überrollen des Ringes geschieht, muss demnach die Muffe bewegt werden, damit der Rollring in die
Muffenausnehmung eingeführt werden kann. Die praktische Anwendung solcher Kupplungen ist sehr schwierig, da die Bewegung der Muffe mit Präzision erfolgen muss. Bei nasser Rohrfläche rutschen die
Ringe unkontrollierbar auf das Rohr, statt zu rollen.
Mit der Rohrkupplung nach der Erfindung ist also eine Rohrverbindung in sehr einfacher und Arbeit sparender Weise hergestellt. Dabei ist es überraschend, dass die Rohrverbindung auch gegen hohen
Innendruck des Rohres dicht ist, obgleich der Dichtungsring in Richtung des Innendruckes nur gegen eine
Schulter anliegt und obgleich die Zähne wegen des Einschiebvorganges des Ringes ebenfalls in Richtung des Innendruckes abgebogen sind.
Es muss auch als überraschend angesehen werden, dass die Dichtungsringe der hier in Frage kommenden Art sich überhaupt in einfacher Weise auf dem Rohrende verschieben lassen, obgleich ja bekannt ist, dass diese Dichtungsringe so fest an dem Rohrende anliegen, dass eine ausgezeichnete
Dichtwirkung erreicht wird.
Der Dichtungsring kann an sich einen beliebigen Querschnitt haben. Entsprechendes gilt von der
Aussparung in der Muffe, in die der Dichtungsring eingeführt wird. Vorteilhaft ist es, die Aussenfläche des
Dichtungsringes und die Innenfläche der Aussparung in der Muffe in an sich bekannter Weise zum äusseren
Muffenende konisch sich erweiternd auszubilden. Dabei kann der Dichtungsring auch in eingebrachtem
Zustand mit seiner grösseren Stirnfläche an der Schulter der Muffe anliegen. Dies ist natürlich auch bei anderer als konischer Ausbildung des Dichtungsringes vorteilhaft, weil dadurch gewährleistet ist, dass der
Ring bei Innendruck fest gegen die Schulter eingedrückt wird, anderseits aber aus der Aussparung in der
Muffe nicht hinausgedrückt werden kann.
Vorzugsweise kann der Dichtungsring in an sich bekannter Weise an der Aussenfläche ebenfalls zahnförmige Rippen oder wellige Konturen aufweisen. Der Rohraussenmantel und bzw. oder die
Innenfläche der Aussparung in der Muffe können vorteilhafterweise mit umlaufenden Aussparungen, wie zahnförmigen Rippen oder Konturen, versehen sein, die etwa denen an den Flächen des Dichtungsringes entsprechend ausgebildet sind. Durch diese Aussparungen werden weitere Anlageflächen für den Dichtungsring gebildet, durch die gegebenenfalls die Dichtwirkung gegenüber hohen Drücken erhöht werden kann. Es ist zu berücksichtigen, dass im Falle von Aussparungen im Rohrende die Abmessungen der Zähne an der Innenseite des Dichtungsringes entsprechend dem Rohr-Aussendurchmesser gewählt werden müssen, um ein Verschieben des Dichtungsringes auf dem Rohr zu ermöglichen.
Nach einem weiteren Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Durchmesser der vom Dichtungsring abstehenden Rippen grösser ist als der Innendurchmesser der Ausnehmung. Dies bewirkt, dass der Dichtungsring ohne grossen Widerstand auf das Rohrende aufgeschoben werden kann. Ausserdem wird der Ring beim Einführen in die Aussparung der Muffe mehr zusammengedrückt und liegt mit Vorspannung gegen die Innenfläche der Aussparung und gegen die Schulter an.
Schliesslich kann die an die Schulter nach aussen hin anschliessende Bohrung als weitere Erleichterung beim Einführen des Ringes nach aussen hin konisch erweitert sein.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Rohrkupplung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. l ist ein Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Rohrkupplung nach der Erfindung mit einer zwei Rohrenden verbindenden Muffe, wobei auf der rechten Seite der Zeichnung der Dichtungsring im nicht eingeführten Zustand und auf der linken Zeichnung der Dichtungsring im eingeführten Zustand bei nicht eingeführtem Rohrende dargestellt ist. Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Rohrkupplung nach der Erfindung, wobei der Dichtungsring auf der linken Hälfte der Zeichnung im nicht eingeführten und auf der rechten Hälfte der Zeichnung im eingeführten Zustand dargestellt ist.
Die Rohrkupplung besteht aus einer Muffe und zwei elastischen Dichtungsringen-2-, z. B. aus Gummi od. dgl. Zur Aufnahme der Dichtungsringe sind in der Muffe zwei den Aussenflächen der Dichtungsringe im wesentlichen entsprechend ausgebildete Aussparungen --3-- vorgesehen. Die Muffe - verbindet zwei Rohrenden-8--. Die Rohrenden sind in den Zeichnungen gestrichelt dargestellt, um die Verhältnisse bei nicht eingeführten Rohrenden zu zeigen.
Die Dichtungsringe sind an ihrer Innenseite mit umlaufenden Rippen --4-- von zahnförmigem Querschnitt versehen, die bei der vorliegenden Ausführungsform gegen die Muffenenden hin geneigt sind.
Wie bereits erwähnt, werden die Durchmesser des Grundes der zahnförmigen Rippen grösser und der lichte Durchmesser der zahnförmigen Rippen kleiner als der Aussendurchmesser des zugehörigen Rohrendes sein.
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Dies gilt für den in Fig. l auf der linken Seite dargestellten Zustand des Dichtungsringes, bei dem also dieser Ring bei nicht eingeführtem Rohrende in der Muffe liegt. Obgleich dieser Zustand bei der selbstdichtenden Rohrkupplung praktisch nicht erreicht wird, weil der Dichtungsring normalerweise erst eingeschoben wird, wenn das Rohrende bereits in die Muffe eingeführt ist, müssen die Abmessungen des
Ringes auf diesen Zustand abgestimmt sein.
Es ist selbstverständlich, dass bei eingeführtem Rohrende der lichte Durchmesser der zahnförmigen Rippen nicht mehr kleiner ist als der Aussendurchmesser des zugehörigen Rohres, weil die Rippen dann umgelegt sind und der lichte Durchmesser dem
Aussendurchmesser der Rohrenden entspricht.
Wie aus dem auf der rechten Seite der Zeichnungen dargestellten Dichtungsring ersichtlich, kann der lichte Durchmesser der zahnförmigen Rippen beim noch nicht in die Muffe eingeführten Dichtungsring im übrigen auch dem Aussendurchmesser des Rohrendes gleich oder sogar grösser sein, wobei man aber im allgemeinen auch hier den lichten Durchmesser gleich dem Aussendurchmesser des Rohres wählen wird, weil andernfalls der auf das Rohr aufgeschobene Dichtungsring ffrei beweglich wäre, was natürlich nachteilig wäre. Im übrigen hängen die Masse des nicht eingeführten Dichtungsringes ausschliesslich davon ab, welche Vorspannung beim eingeführten Dichtungsring erreicht werden soll, wobei zu berücksichtigen ist, dass eine Vorspannung in zweierlei Richtung erreicht werden kann.
Der Dichtungsring kann in seiner endgültigen Stellung einmal in Richtung auf das Rohrende und zum andern in bezug auf den Querschnitt bzw. in Richtung der Innenfläche der Muffe verformt sein, wobei in diesem Falle auch die auftretenden
Spannungen beim Umlegen der Zähne zu berücksichtigen wären. Beide Verformungen treten vorübergehend, bis zu einem stärkeren Masse kontinuierlich ansteigend, beim Hindurchführen eines
Dichtungsringes zwischen dem Rohraussenmantel und der Muffenschulter auf.
Die Aussenfläche des Dichtungsringes kann, dem Verwendungszweck und den gestellten
Anforderungen entsprechend, zylindrisch, konisch oder stufenweise abgesetzt und glatt ausgebildet, oder, wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel, mit umlaufenden Aussparungen --5-- von zahnförmiger, welliger oder beliebiger anderer Querschnittsform ausgebildet sein, wobei jedoch ein Teil-6-der
Aussenfläche des Dichtungsringes anschliessend an die der Rohrmitte zugewendete Stirnfläche desselben von solchen Aussparungen freibleiben sollte, um an diesem äusseren Teil ein Anliegen an der Muffeninnenwand zu gewährleisten und den Querschnitt nicht zu schwächen.
Im eingebauten Zustand des Dichtungsringes liegt dieser mit der einen Stirnfläche, bei konischer oder abgestufter Ausbildung der Dichtungsringaussenfläche vorzugsweise, wie in den Zeichnungen dargestellt, mit der grösseren Stirnfläche an einer Schulter --7-- an. Der radiale Abstand zwischen der Schulterinnenfläche und dem Aussenmantel des eingeführten Rohres--8--ist so gross, dass der elastische Dichtungsring zwischen Schulterfläche und eingeführtem Rohr leicht einführbar ist.
Die Schulterinnenfläche ist im allgemeinen konisch ausgebildet, um ein gleichmässiges Zusammendrücken des Dichtungsringes zu gewährleisten. Der radiale Abstand zwischen Schulterinnenfläche und Aussenmantel des Rohres sowie auch die Neigung der Schulterinnenfläche hängen natürlich davon ab, welche Vorspannung gewählt wird und wie die Elastizitätseigenschaften des Materials des Dichtungsringes sind.
Der Zusammenbau kann in folgender Weise erfolgen : Zunächst werden ein Dichtungsring auf das eine Rohrende und nacheinander der andere Dichtungsring und die Muffe auf das andere Rohrende aufgeschoben. Sodann werden die beiden Rohrenden in die endgültige gegenseitige Lage gebracht, die Muffe über den Rohrstoss geschoben und die Dichtungsringe durch eine Verschiebung in axialer Richtung entlang der Rohre in die Aussparungen Muffe-2-eingebracht, wobei eine Anwendung von Hilfswerkzeugen nicht erforderlich ist.
Beim Einbringen der Dichtungsringe --2-- in die Muffe-l-werden die Rippen --4-- von der Muffenmitte fort umgebogen und kommen dabei zur dichtenden Anlage am Rohraussenmantel, wobei die Aussenflächen der Dichtungsringe gegen die Innenflächen der Aussparungen --3-- drücken.
Gleichzeitig liegt das Ende-6-der Dichtungsringe-2-an der Schulter --7-- an.
Durch die enge Anlage der Aussenflächen der Dichtungsringe an den Innenflächen der Aussparungen - wird eine verlässliche Dichtung gegen Aussendruck erreicht, wobei die Abdichtung gegen Innendruck durch die Anlage der dem Muffenende zugewendeten Stirnfläche des Dichtungsringes an der Schulter-7-gewährleistet ist. Durch die elastische Ausbildung der Dichtungsringe und insbesondere durch die Nachgiebigkeit der elastischen Rippen --4-- wird die Dichtungsfähigkeit der Kupplung auch nicht durch gelegentliche Abweichungen einer Leitungsachse von der Geraden beeinträchtigt, da die Muffen derartige Abweichungen aufzunehmen vermögen.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Rohrkupplung nach der Erfindung ist ebenfalls zum Verbinden zweier muffenloser Rohrenden bestimmt. Von der vorher beschriebenen Ausführungsform
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unterscheidet sie sich dadurch, dass sowohl in der Innenfläche der Apssparung --9-- der Muffe --10-- zahnförmige Rillen--11--als auch in der Aussenfläche der rohrenden --12-- zahnförmige Rippen --13-- vorgesehen sind, denen gleichartige Rippen oder Konturen --14-- an der Aussenfläche bzw.--15-an der Innenfläche jedes Dichtungsringes --16-- entsprechen. Vorzugsweise ist die Stirnfläche --17-- durch eine V-förmig oder ähnlich ausgebildete, umlaufende Rille-18-in zwei Lappen geteilt,
wobei der äussere Lappen--21--zum Einrasten in eine dem Muffenende zunächst gelegene, grössere Zahnlücke--19--und zur Anlage an der diese Lücke gegen das Muffenende hin begrenzenden Schulter --20-- bestimmt ist. Dieser Lappen --21-- ist im Vergleich zu den zahnförmigen Rippen-14-kräftiger ausgebildet und an seiner Stirnseite --22-- in solcher Weise abgeschrägt, dass diese infolge Verformung des Lappens -21-- im eingeführten Zustand des Dichtungsringes --16-- eine der Schulter --20-- entsprechende Stellung einnimmt.
Auch bei dieser Ausführungsform kann der Zusammenbau der Rohrkupplung vorteilhafterweise dadurch erfolgen, dass zunächst auf jedes der zu verbindenden Rohrenden --12-- ein Dichtungsring --16-- und anschliessend auf das eine Rohrende Muffe-10-aufgeschoben wird. Die Rohre werden dann so gelegt, dass ihre Enden-12-einander gegenüberstehen ; die Muffe-10wird über die Verbindungsstelle der Rohrenden --12-- verschoben, und die Dichtungsringe--16werden nachträglich durch axiales Verschieben derselben von aussen zwischen dem Rohraussenmantel und
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Der in Fig. 2 links dargestelltee Dichtungsring --16-- befindet sich im entspannten Zustand. Die Durchmesser des Grundes der Spitzen der zahnförmigen Rippen-15-können im Verhältnis zum Aussendurchmesser der Rohrenden --12- so gewählt werden, wie dies aus der Darstellung ersichtlich ist, jedoch wird die Wahl der Beziehungen zwischen diesen Durchmessern in erster Linie von den elastischen Eigenschaften des Materials der Dichtungsringe--16-, vom Verwendungszweck und z. B. auch vom Nenndurchmesser der zu verbindenden Rohre abhängen.
Wesentlich ist jedoch, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. l erwähnt, die Forderung, dass im eingebrachten Zustand des Dichtungsringes --16-- in die Aussparung --9-- bei nicht eingeführtem Rohrende --12-- der Durchmesser des Grundes der zahnförmigen Rippen-15-grösser und der lichte Durchmesser dieser Rippen kleiner ist als der Aussendurchmesser der zu verbindenden Rohrenden.
Zwar eignet sich diese Ausführungsform der Rohrkupplung nach der Erfindung durch die besondere Ausführung des Lappens --21- sowie insbesondere auch durch das Vorhandensein mehrerer radialer Anlageflächen innerhalb der Aussparung --9-- in der Muffe --10-- als auch an den Rippen-13an der Aussenfläche des Rohrendes --12-- für entsprechende Flächen des Dichtungsringes in besonderem Mass zum Abdichten gegen Innendruck, jedoch besteht im Vergleich zu bekannten Ausführungen von Rohrkupplungen auch eine verlässliche Dichtungswirkung gegen Aussendruck, da durch
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Zusammendrückung und Verformung des Dichtungsringes und der Rippen erfolgt.
Auch bei dieser Ausführungsform kann vorteilhafterweise die Innenfläche der Schulter --20-- an der Muffe nach innen zu verjüngt ausgebildet sein, so dass die Zusammendrückung des Dichtungsringes beim Einbringen desselben in die Aussparung Muffe-10-allmählich gesteigert wird. Die Rohrkupplung nach der Erfindung ist in gleicher Weise geeignet zum Verbinden eines mit einem Muffenende versehenen Rohres mit einem muffenlosen Rohrende. Die Kupplung kann an sich aus beliebigem Material bestehen und auch für Rohre aus beliebigem Material verwendet werden. Besondere Vorteile ergeben sich jedoch, wenn Muffe und Rohre aus nichtmetallischen Werkstoffen, wie z. B.
Faserzement und insbesondere Asbestzement, bestehen.
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