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Die Erfindung betrifft eine Kupplungshülse zur Herstellung einer längskraftschlüssigen Rohrverbindung, die an ihrer Innenfläche Ringnutpaare und in diese eingesetzte Dichtungsringe aufweist, wobei zwischen je zwei Dichtungsringen eine ringnutartige Vertiefung zur Bildung des härtbare Masse aufnehmenden Ringraumes vorgesehen ist.
Als starre, unlösliche Rohrverbindungen werden vorwiegend bei faserverstärkten Kunststoffrohren die sogenannte Laminatverbindung und die Klebeverbindung angewendet. Diese bekannten Rohrverbindungen werden vorzugsweise für die Übertragung der durch Innendruck hervorgerufenen Längszugkraft oder bei hohen chemischen Belastungen, wo die Beständigkeit des Dichtungselementes (Dichtungsringe) nicht mehr ausreichend ist, angewendet. Die fehlerlose Herstellung solcher Verbindungen setzt optimale Witterungsverhältnisse und fachgerechte Durchführung der Arbeit voraus, was insbesondere dann nicht einfach ist, wenn die Rohrverbindungen wie üblich im Freien hergestellt werden müssen.
Schliesslich haben die bekannten Rohrverbindungen noch den Nachteil, dass die Verlegung von Rohrleitungen nur langsam fortschreitet, da die miteinander verbundenen Rohre nicht bewegt werden dürfen, solange die Verbindungsstelle nicht hinreichend ausgehärtet ist. Dies verursacht ein nur langsames Fortschreiten der Verlegung von Rohrleitungen.
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Klebemittel auszufüllen.
Bei der Klebmuffe nach der EP-OS 60 448 soll ebenfalls ein von Dichtrippen begrenzter Raum mit einem härtbaren Klebemittel ausgefüllt werden, um eine Rohrverbindung zu erhalten.
Bei diesen bekannten Rohrverbindungen ergeben sich auf Grund des unterschiedlichen Dehnungsverhaltens der Rohre einerseits und der Kupplungshülsen anderseits nachteilige Spannungsspitzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsmuffe zur Herstellung einer längskraftschlüssigen Rohrverbindung anzugeben, bei der im Bereich der Kupplungshülse keine Spannungsspitzen auftreten.
In Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die erfindungsgemässe Kupplungsmuffe dadurch aus, dass die ringnutartige Vertiefung einen, vorzugsweise keilförmigen Querschnitt besitzt, dessen Tiefe vom Stossbereich der miteinander zu verbindenden Rohre weg zunimmt.
Die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Kupplungsmuffe ergibt den Vorteil, dass die Schubspannung im Bereich der Kupplungshülse und insbesondere im Bereich des die härtbare Masse aufnehmenden Ringraumes keine Spitzen aufweist, sondern dass sich ein gleichmässiger Übergang der Spannungen im Bereich der Kupplung ergibt.
Eine weitere Vergleichmässigung der auf die Rohrverbindung einwirkenden Kräfte ergibt sich, wenn gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung die den Stirnflächen der Kupplungshülse benachbarten. äusseren Begrenzungsflächen der ringnutartigen Vertiefungen als zum freien Ende der Kupplungshülse konvergierende Kegelstumpfmantelflächen ausgebildet sind. In einer Ausführungsform kann hiebei noch vorgesehen sein, dass die äusseren Begrenzungsflächen zur Achse der Kupplungshülse stärker geneigt sind als die inneren Begrenzungsflächen.
Die für die hier in Rede stehenden Rohrverbindungen verwendeten härtbaren Kunststoffmassen schrumpfen bei der Aushärtung. Dieses Schrumpfen stört nicht, wenn es wie bei Epoxyharzen eintritt, solange sich diese noch im flüssigen Zustand befinden. Allerdings haben kalthärtende Epoxyharze den Nachteil, dass sie weniger warmfest und chemikalienbeständig sind als die ebenfalls für Rohrverbindungen verwendeten Polyesterharze. Polyesterharze schrumpfen aber während und nach dem Verfestigen, so dass an einem zunächst nicht näher bestimmten Bereich der Wände des die härtbare Masse aufnehmenden Raumes die Masse nach dem Härten nicht haftet.
Um diesen Bereich vorherzubestimmen und an eine Stelle zu legen, wo er die Längszugfestigkeit und die Dichtheit der Rohrverbindung nicht stört, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass eine der Begrenzungsflächen der ringnutartigen Vertiefung, vorzugsweise die äussere Begrenzungsfläche, mit einem Trennmittel, wie beispielsweise Wachs oder Paraffin, beschichtet ist. Damit ist die Stelle des Ringraumes vorprogrammiert, an der sich die härtbare Masse beim Schrumpfen von der den Ringraum begrenzenden Wand löst.
Weiters kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass in jeder ringnutartigen Ver-
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tiefung wenigstens eine Full- un eine Entlüftungsleitung ausmündet.
Dadurch ist es möglich, eine Rohrleitung sozusagen lose zu verlegen, indem man die Rohre in die Kupplungshülsen einschiebt. Erst nachdem ein grösserer Bauabschnitt der Rohrleitung fertiggestellt ist, z. B. am Ende eines Arbeitstages, werden die zwischen Muffen und Enden der Rohre gebildeten Ringräume mit der härtbaren Masse ausgefüllt. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass ein grösserer Abschnitt der Leitung in einem Zug hergestellt werden kann, sondern schliesst auch die Gefahr aus, dass frisch hergestellte Verbindungen durch Bewegen der Rohrleitung beschädigt werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die kraftschlüssigen Verbindungen hergestellt werden, wenn die Rohre der herzustellenden Leitung oder eines Abschnittes derselben ihre endgültige Lage einnehmen, so dass vollkommen spannungsfreie Rohrverbindungen hergestellt werden. Die Rohrleitung wird im spannungsfreien Zustand durch das härtbare Harz sozusagen "eingefroren".
Sollen die Ringräume von aussen gefüllt werden, dann empfiehlt sich eine Ausführungsform, bei welcher vorgesehen ist, dass als Fülleitungen die Kupplungshülse im Bereich der ringnutartigen Vertiefungen radial durchsetzende Leitungen und zu diesen Fülleitungen versetzt angeordnete, die Kupplungshülse annähernd radial durchsetzende Entlüftungsleitungen vorgesehen sind.
Hingegen ist es beispielsweise bei schliefbaren Rohren, die z. B. im Inneren von vorgepressten Rohren verlegt worden sind, im Rahmen der Erfindung möglich, dass als Fülleitungen in der Kupplungshülse in deren Längsrichtung verlaufende und in der Mitte und zum Inneren der Kupplungshülse hin umgelenkte Leitungen vorgesehen sind. In diesem Fall können die Entlüftungsleitungen erfindungsgemäss mit Vorteil als in Längsrichtung der Muffe verlaufende Nuten ausgebildet sein.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den Zeichnungen schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele. Es zeigt : Fig. 1 im Längsschnitt eine über zwei Rohrenden geschobene Kupplungshülse, Fig. 2 die Kupplungshülse in Seitenansicht (teilweise), Fig. 3 im Längsschnitt eine andere Ausführungsform und Fig. 4 das Dehnungsverhalten im Bereich einer Kupplung.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besitzt eine Kupplungshülse --1--, die über die Enden zweier Rohre-2 und 3-- gesteckt ist, an ihrer Innenseite zwei Nutenpaare, bestehend aus Nuten --4 bzw. 5--, wobei in die Nuten und und 5-- Dichtungsringe --6-- eingesetzt sind.
Die Dichtungsringe --6-- bestehen aus Gummi oder einem ähnlich elastischen Werkstoff.
Zwischen den Dichtungsringen --6-- jedes Nutenpaares --4 und 5-- ist an der Innenfläche der Kupplungshülse-l-eine ringnutartige Vertiefung --7-- vorgesehen.
Wie die Fig. l und 3 zeigen, besitzen die ringnutartigen Vertiefungen --7-- kegelstumpfmantel- förmige Begrenzungsflächen --8 und 9--, wobei die äussere Begrenzungsfläche --9-- mit der Achse --10-- der Kupplungshülse --1-- einen grösseren Winkel einschliesst als die innere Begren- zungsfläche-8--.
Die Begrenzungsflächen --8 und 9-- sowie die im Bereich der ringnutartigen Vertiefung
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Hiezu sind im Bereich jeder ringnutartigen Vertiefung --7-- in der Kupplungshülse--1- mindestens eine Fülleitung --11-- und eine Entlüftungsleitung --12-- vorgesehen, welche die Kupplungshülse-l-im wesentlichen radial durchsetzen. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Fülleitung --11-- die Kupplungshülse --1-- im Bereich ihrer Sohle und die Entlüftungslei- tung --12-- die Kupplungshülse --1-- an ihrer in Gebrauchslage höchsten Stellung durchsetzt.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform besitzt bis auf die Anordnung der Full- un Entlüftungsleitungen den gleichen Aufbau wie die in Fig. l gezeigte Ausführungsform. Als Fülleitungen sind in der Kupplungshülse --1-- (Schlauch-) Rohrleitungen--13 und 14-- vorgesehen, die
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--1--, d. h.Vertiefungen --7-- führen. Als Entlüftungsleitungen sind, wie Fig. 3 zeigt, im oberen Bereich der Kupplungshülse-l-in deren Innenfläche auch die inneren Dichtungsringe --6-- durchsetzende, in Längsrichtung der Kupplungshülse --1-- verlaufende Nuten --15 und 16-- vorgesehen.
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Diese Ausführungsform wird man dann verwenden, wenn schliefbare Rohre-2 und 3--, z. B. in Vorpressrohren oder Stollen verlegt werden, wobei die Kupplungsbereiche von der Rohraussen- seite her nicht mehr zugänglich sind.
Da bestimmte Kleber, z. B. Polyesterharz, bei ihrer Verfestigung beim Aushärten schrumpfen und den ihnen zur Verfügung stehenden Raum - im vorliegenden Fall die Ringräume in den Kupplungshülsen-l--nicht mehr vollständig ausfüllen, löst sich die in den Ringraum eingebrachte Masse an einem zunächst nicht vorhersehbaren Bereich von den den Ringraum begrenzenden Wänden. Um das Ablösen in einem Bereich zu legen, wo es nicht stört, ist die erfindungsgemässe Kupplungshülse --1-- im Bereich der äusseren Begrenzungswände --9-- der ringnutartigen Vertiefung --7-- mit einem Trennmittel behandelt. Als Trennmittel können Wachs oder Paraffine eingesetzt werden.
Die Vorbehandlung der Kupplungshülsen --1-- mit dem Trennmittel stellt sicher, dass sich die in den Ringraum eingebrachte Kunstharzmasse ausschiesslich im Bereich der äusseren Begrenzungsfläche --9-- löst, wogegen sie sonst überall mit den den Ringraum begrenzenden Wänden fest und rissfrei verbunden bleibt.
Nachstehend wird die Herstellung einer Rohrverbindung mit der erfindungsgemässen Kupplungs- hülse-l-beschrieben.
Zunächst werden die Rohre-2 und 3-- im Bereich ihres Endes, insbesondere im Bereich des bei aufgeschobener Kupplungshülse-l-der ringnutartigen Vertiefung --7-- gegenüberliegen- den Haftbereiches aufgerauht oder, falls diese Aufrauhung werksseitig vorgenommen worden ist, allenfalls aufgeschrumpft Schutzfolien entfernt. Weiters sind etwaige Verunreinigungen zwischen der aufgerauhten Haftstelle und dem Rohrspitzende sowie an der Kupplungshülseninnenseite und den Leitungen --11, 12-- zu entfernen. Das Spitzende des Rohres und die Kupplung sollten vor dem Aufbringen des Gleitmittels trocken sein. Als Gleitmittel kann ein Zweikomponentenharzsystem verwendet werden. Die Komponenten des Gleitmittels sind vor der Verarbeitung zur Gänze anzusetzen und sorgfältig zu vermischen.
Hierauf wird das Gleitharz mit einer Bürste oder einem Pinsel auf das Rohrspitzende und die Kupplungsinnenseite sowie auf die Dichtungsringe --6-gleichmässig aufgetragen. Das Gleitmittel bewirkt nicht nur eine erhebliche Reduktion der Kupplungskräfte, sondern dient auch als Haftvermittler zwischen Rohr- und Kupplungsoberfläche und dem einzubringenden (zu injizierenden) Kunstharz.
Nachdem die Kupplungshülse --1-- und das eine Rohrende so vorbehandelt worden sind, wird die Kupplungshülse auf das Rohrende in einer Lage aufgesetzt, in der die Entlüftungsleitung --12-- oder die Entlüftungsnuten --15, 16-- oben angeordnet sind. Gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Werkzeuges (Montageschelle od. dgl.) oder mit Hilfe eines Baggers wird die Kupplungshülse gleichmässig auf das bereits verlegte Rohr aufgezogen. Analog wird das zweite Rohr in die auf das eine Rohr aufgeschobene Kupplungshülse eingeschoben.
Beispielsweise nachdem eine längere Strecke der Rohrleitung, wie zuvor beschrieben, verlegt worden ist, vorzugsweise am Ende eines Arbeitstages, wird mit dem Ausfüllen der Ringräume im Bereich jeder Kupplungshülse-l-begonnen. Die Komponenten der härtbaren Masse ("Injektionsharz") werden mit den dem jeweiligen Harztyp entsprechenden Mischungsverhältnissen gemischt.
Falls eine Mindestverarbeitungstemperatur vorgeschrieben ist, ist dafür Sorge zu tragen, dass die Harzkomponenten vor dem Mischen sowie das Rohrspitzende und die Kupplungshülse entsprechend vorgewärmt werden. Die vorbereitete und mit Härter versehene Injektionsharzmasse sollte vor dem Ausfüllen der Ringräume erforderlichenfalls zur Entgasung etwa 5 min stehengelassen werden.
Während des Abgases der vorbereiteten Injektionsharzmasse wird an die Zuleitung --11-- für die Harzmasse, beispielsweise über einen flexiblen Schlauch, der mit einer Schlauchklemme versehen ist, ein Vorratsgefäss für die Injektionsharzmasse angeschlossen. An die Entlüftungsleitung --12-- wird ein Steigrohr angesetzt, damit beobachtet werden kann, ob der Ringraum vollständig geflutet worden ist.
Hierauf wird die schaumfreie Injektionsmasse in das Vorratsgefäss eingefüllt und dabei die angeschlossene Leitung zur Fülleitung --11-- über das Gefäss gehalten. Die Injektionsleitung, d. h. die Schlauchleitung, die das Vorratsgefäss für die Injektionsharzmasse mit der Fülleitung --11-- verbindet, wird danach durch langsames Absenken geflutet. Dann wird, soferne
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dies nicht bereits geschehen ist, die Injektionsleitung mit dem sohleseitigen Injektionsanschluss (Leitung --11--) verbunden und das Injektionsgefäss in eine an der Kupplungshülse angebrachte Haltevorrichtung eingehängt. Bei geöffneter Schlauchklemme wird nun der Ringraum von unten nach oben aufsteigend langsam geflutet.
Sobald das Injektionsharz das auf die Entlüftungslei- tung --12-- aufgesteckte Steigrohr flutet, wird die Schlauchklemme geschlossen und der Injektionsschlauch vom Anschlussstück abgezogen. Nach dem Gelieren der Kunstharzmasse im Steigrohr kann dieses und auch der Anschluss an das Füllrohr --11-- abgezogen werden.
Auf die beschriebene Art und Weise erhält man eine unlösbare, längskraftschlüssige Rohrverbindung. Die Kupplungshülsen bzw. die in ihnen vorgesehenen Ringräume werden nach der Rohrverlegung mit Kunstharzmasse ausgefüllt, so dass während der Verlegung die volle Gelenkigkeit der Rohrleitung für eine erforderliche Geländeanpassung möglich ist. Diese Anpassungsmöglichkeit ist auch bei der Verlegung von Rohrleitungen in Vorpressrohren, die nicht immer gerade ausgerichtet sind, von Bedeutung. Es wurde erwähnt, dass die in der Kupplung vorhandenen Ringdichtungen vorwiegend zum Abdichten des mit Kunstharzmasse zu füllenden Ringraumes dienen. Nach dem Härten des injizierten Kunstharzes haben die Dichtungsringe keinerlei Dichtfunktion mehr.
Es entspricht daher die Chemikalienbeständigkeit der Rohrverbindung der Chemikalienbeständigkeit von Kunstharzen.
Dadurch, dass beim erfindungsgemässen Verfahren der bzw. die ringförmigen Hohlräume bevorzugt von unten nach oben aufsteigend gefüllt ("geflutet") werden, ist die Gefahr von Luftoder Gaseinschlüssen praktisch ausgeschlossen.
Die härtbare Masse kann in den oder die Ringräume auch unter Druck eingebracht werden.
Hiezu werden mit Mischvorrichtungen für Harz und Härter ausgerüstete Vorrichtungen verwendet, welche die Mischung unter Druck zu dem oder den Ringräumen fördern.
Der Querschnitt der Ringräume ist so ausgebildet, dass er dem Dehnungsverhalten von Rohrende und Kupplungshülse entspricht. Hiezu wird auf die in Fig. 4 schematisch wiedergegebenen Verhältnisse verwiesen. Fig. 4 zeigt, dass die Dehnung des Rohres --2-- im Bereich des mit der gehärteten Masse ausgefüllten Ringraumes auf Null ab- und die der Hülse zunimmt. Die maximale Dehnung der Kupplungshülse ist gewöhnlich kleiner als die des Rohres, da die Kupplungshülse in der Regel eine grössere Wandstärke besitzt. Besitzt nun die ringnutartige Vertiefung, wie in einer Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, einen im wesentlichen keilförmigen Querschnitt, so ergibt sich der angestrebte gleichmässige Übergang der Spannungen im Bereich der Kupplung.
Das Behandeln von Kupplungshülse und Rohrende mit dem Gleitmittel kann unmittelbar vor dem Herstellen der Rohrverbindung oder auch bereits im Werk bei der Herstellung der Rohre und Kupplungshülsen erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kupplungshülse zur Herstellung einer längskraftschlüssigen Rohrverbindung, die an ihrer Innenfläche Ringnutpaare und in diese eingesetzte Dichtungsringe aufweist, wobei zwischen je zwei Dichtungsringen eine ringnutartige Vertiefung zur Bildung des härtbare Masse aufnehmenden Ringraumes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ringnutartige Vertiefung (7) einen vorzugsweise keilförmigen Querschnitt besitzt, dessen Tiefe vom Stossbereich der miteinander zu verbindenden Rohre (2,3) weg zunimmt.
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