CH623391A5 - Pipe connection - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für unvorberei- Durch die somit vorgeschlagene Verwendung von Polyolefi-tete Rohrenden mit einer Dichtungshülse, wie sie im Oberbe- 40 nen, insbesondere mit einem entsprechenden k-Wert, d.h. mit griff des Anspruchs 1 beschrieben und beispielsweise aus der einem entsprechenden kristallinen Material, wird erreicht, dass US-PS 654 073 bekannt ist. das Material beim Verspannen amorph wird, wenn die Kristalli-

Als Dichtungshülse wird bei dieser bekannten Anordnung ne beim Verspannen nicht wegfliessen können. Das Material eine Gummihülse verwendet. Bei einer solchen Gummihülse bildet dann ein Rückstellvermögen aus. Bedingt durch das wird jedoch durch das Gegeneinanderspannen der Flansche 45 Verspannen der Flanschringe fliesst das Material zum abzudich-kein Dichtungswulst erzeugt, vielmehr drückt sich eine umlau- tenden Ringspalt, so dass die Rohre an ihren Stirnkanten fest fende Rippe an dem Innenumfang der Dichtungshülse nur in zusammengepresst werden.

den Ringspalt zwischen den zu verbindenden Rohrenden hinein. Versuche haben ergeben, dass Rohrverbindungen nach der

Es kommt lediglich zu einer elastischen, nicht aber zu einer Lehre der Erfindung bis zu Drücken in der Grössenordnung von plastischen Verformung der Dichtungshülse, so dass eine solche 50 96-98 kg pro qcm Innendruck belastbar waren - ehe eines der Dichtungshülse hohen Drücken nicht standzuhalten vermag. Rohre aufgrund des Innendrucks axial aus der Dichtungshülse herausschlüpfte.

Bei dieser Ausführung überragt die Dichtungshülse auch Es wird bevorzugt, wenn die Dichtungshülse etwa mittig an nicht die Flansche, vielmehr wird der geringe Steigungswinkel ihrem Innenumfang einen als Anschlag dienenden Vorsprung am Ende der Dichtungshülse sehr viel grösser, so dass beim 55 hat, dessen Durchmesser um ein geringes Mass kleiner ist, als Zusammenziehen der Flansche bei der bekannten Anordnung der Aussendurchmesser der Rohrenden, vorzugsweise um etwa durch die abgebogenen Enden der Flansche eine nachteilige 3/10 mm. Dadurch wird erreicht, dass beim Verspannen der Verspannung der Dichtungshülse stattfindet. Flanschringe die Materialanhäufung der Dichtungshülse nach

Der Steigungswinkel ist also, über die Länge der Flansche aussen geht, so dass die Stirnkanten der Rohre fest aneinander-gesehen, nicht gleichbleibend. Auch ist es mit dieser bekannten so liegen und gewissermassen von einer Dichtungswulst umgeben Dichtungshülse nicht möglich, bei einer starken Abweichung werden.

des Innendurchmessers der zu verbindenden Rohrenden im Als Material für die Dichtungshülse kann ein Polyäthylen

Vergleich zum Innendurchmesser der Flansche eine gut dichten- oder ein anderes Polyolefin verwendet werden. Wesentlich ist, de Verbindung herzustellen. dass die Profilierung der Dichtungshülse so erfolgt, dass Leitflä-

Es muss nämlich dann das Material der Dichtungshülsen so <0 chen für das unter Druck fliessfähige Material der Dichtungsstark verdichtet werden, dass sich das Material verwirft und hülse gebildet werden, die dann dieses Material zur Bildung von verformt, wodurch die Dichtungseigenschaften wesentlich ver- Dichtungsringen auf den Aussendurchmessern der zu verbin-schlechtert werden. denden Rohre veranlassen bzw. hinleiten.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnun- kel Alpha dieser Aussenflächenteile 5 und 6 sein. Die axiale gen dargestellt. Länge A entspricht vorzugsweise der Hälfte des Innendurch-

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die wesentlichen Bau- messers des zugeordneten, zu verbindenden Rohres. Die koni-

elemente der erfindungsgemässen Rohrverbindung; dabei zeigt sehen Aussenflächenteile 5 und 6 weisen eine solche axiale die linke Seite eine Dichtungshülse für zu verbindende Rohre 5 Länge auf, dass die konische Innenfläche 14 bzw. 15 des zuge-

annähernd gleichen Durchmessers und die rechte, teilweise ordneten Flanschringes im auf die Dichtungshülse 3 aufgescho-

aufgeschnittene Seite für Rohre verschiedenen Aussendurch- benen Zustand völlig auf der konischen Aussenfläche 5 bzw. 6

messers. anliegt.

Fig. 2 zeigt die Einzelheit Z nach Fig. 1. Die Innenflächen 14 und 15 sind gerade durchgehend aus-

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt entsprechend der Fig. 1 mit 10 gebildet, und entsprechen in ihren Steigungswinkeln vorzugs-

einem Ring zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen. weise den Aussenflächen 5 und 6 der Dichtungshülse.

In der Fig. 1 sind die beiden miteinander zu verbindenden Die Flanschteile 23 und 24 der Flanschringe 12 und 13

Rohre 1 und 2, die den gleichen Aussendurchmesser besitzen, weisen miteinander fluchtende Bohrungen 25 und 26 auf, durch in die einander gegenüberliegenden Enden einer Dichtungshül- die Schrauben 30 hindurchgeführt werden können, auf die se 3 eingesteckt. Die Dichtungshülse 3 weist vorzugsweise einen jeweils eine Mutter 31 aufschraubbar ist.

Innendurchmesser auf, der gleich dem Aussendurchmesser der Durch Anziehen der Muttern 31 auf den Schrauben 30

miteinander zu verbindenden Rohre 1 und 2 ist, wenn Rohre können sodann die Flanschringe 12 und 13 in axialer Richtung mit gleichen Aussendurchmessern verbunden werden sollen. miteinander verspannt werden.

Das Spiel zwischen dem Aussenumfang der Rohre und dem Die Abmessungen der Dichtungshülse 3 sowie der Flansch-

Innendurchmesser der Dichtungshülse sollte vorzugsweise nicht 20 ringe 12 und 13 sind vorzugsweise derart gewählt, dass der grösser als 1 mm sein. Die Belastbarkeit der Rohrverbindung Abstand C zwischen den einander zugewandten Flanschflächen hängt wesentlich mit davon ab, ob das Spiel möglichst klein ist, 17 und 18 gleich oder grösser als die doppelte axiale Breite B

wenn Dichtungshülsen verwandt werden, deren Innen- und eines Flanschteiles 23 bzw. 24 ist, wenn die Flanschringe ledig-

Aussenflächen glatt sind. Um die Enden der Rohre 1 und 2 lieh auf die konischen Aussenflächenteile der Dichtungshülse 3

möglichst auf der Mitte der axialen Länge der Dichtungshülse 3 25 aufgeschoben und noch nicht miteinander verspannt sind,

gegeneinander zur Anlage zu bringen, ist auf der Innenseite der Bei der Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Rohrverbindung

Dichtungshülse 3 eine radial nach einwärts vorstehende Ring- wird eine Dichtungshülse 3 vorgesehen, auf die bereits die lippe 4 ausgebildet. Diese Ringlippe 4 könnte auch aus einem Flanschringe 12 und 13 aufgesetzt sind. In die Dichtungshülse 3

einfachen Nippel oder dgl. bestehen und dient lediglich dazu, werden die miteinander zu verbindenden Rohre 1 und 2 bis zum einen Anschlag beim Einschieben eines Rohrendes in die Dich- 30 Anschlag an der Ringlippe 4 eingesteckt. Sodann werden die tungshülse zu bilden. Die Ringlippe 4 sollte dabei eine möglichst Muttern 31 auf den Schrauben 30 angezogen, wodurch die geringe axiale Breite haben, damit die Rohrenden möglichst eng Flanschringe 12 und 13 in axialer Richtung gegeneinander aneinander stossen. bewegt werden. Hierdurch wird auf die Dichtungshülse 3 eine

Die Dichtungshülse 3 weist neben ihrer glatten Innenfläche hauptsächlich radiale Kraft gegen die äusseren Umfänge der 27 auf ihrer glatten Aussenfläche zwei konische Aussenflächen- 35 Rohrenden 1 und 2 hin ausgeübt. Das Material der Dichtungsteile 5 und 6 auf, die vorzugsweise denselben Steigungswinkel hülse 3 beginnt dabei gegen die Rohre 1 und 2 hin zu fliessen Alpha in bezug auf die Längsachse der Dichtungshülse 3 haben. und wird bei noch weiter zunehmendem Druck, bei einer weite-Falls Rohre mit unterschiedlichen Wandstärken oder auch mit ren Verspannung der Flanschringe 12 und 13 gegeneinander, unterschiedlichen Aussendurchmessern miteinander verbunden schliesslich vollständig verfestigt. Nach diesem Verfestigungszuwerden sollen, so kann es sich auch als zweckmässig erweisen, 40 stand des Materials der Dichtungshülse 3 bleibt der Verbindung verschiedene Steigungswinkel Alpha für die beiden konischen selbst, wenn die Flanschringe 12 und 13 wieder entfernt wür-Aussenflächenteile 5 und 5 zu wählen. Die konischen Aussen- den, als feste Rohrverbindung bestehen.

flächenteile 5 und 6 erweitern sich gegen die Mitte der Dichtungshülse hin und sie schneiden sich in einem mittleren Um- Die Ringlippe 4 ragt unter Berücksichtigung der Toleranzen fang 7. Dieser mittlere Umfang 7 ist in der Fig. 1 als gedachte 45 der Aussendurchmesser der Rohre 1 und 2 nur um ein ganz Schnittlinie der verlängerten Aussenflächenteile eingezeichnet. «ennëes Mass- beispielsweise 7.. bis V.o mm, in den Rmg-Diese Schnittlinie der beiden konischen Aussenflächenteile 5 sPa^ hinein, um zu erreichen, dass die Stirnkanten der Rohre und 6 soll zweckmässigerweise in axialer Höhe der Ringlippe 4 *est aneinander liegen und von einer Dichtungswulst des Kunst-und damit der Stosstelle der beiden Rohrenden 1 und 2 liegen. stoffmaterials umgeben werden.

50 Die Profilierung der Dichtungshülse insbesondere im Be-

Bei der Verwendung von elastomeren Materialien für die reich des mittleren Umfangs 7 kann auch anders als zeichnerisch

Dichtungshülse 3 haben sich Steigungswinkel zwischen 3° und dargestellt vorgenommen werden, beispielsweise indem dort ein

10° für die konischen Aussenflächenteile 5 und 6 unabhängig Bund von dreieckförmigem Querschnitt ausgebildet wird. In von dem Rohrinnendurchmesser der miteinander zu verbinden- diesem Fall können auch die Innenflächen 14 und 15 der den Rohre als geeignet erwiesen. Die besten Erfahrungen wur- 55 Flanschringe entsprechend profiliert werden.

den insgesamt jedoch mit einem Steigungswinkel von 5° ge- Es können auch Rohre mit unterschiedlichen Wandstärken macht. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Dichtungshül- und/oder Durchmessern miteinander dauerhaft verbunden Werse 3 aus einem thermoplastischen Material besteht, nämlich aus den, sofern die erwähnten Prinzipien beibehalten bleiben. Polyolefinen mit einem kristallinen Anteil von weniger als 24 Will man grössere Differenzen zwischen dem Aussendurch-Gewichtsprozent. 60 messer der zu verbindenden Rohre durch die Rohrverbindung

Auf die konischen Aussenflächenteile 5 und 6 der Dich- ausgleichen, dann wird zweckmässig die Rohrverbindung im tungshülse 3 ist jeweils ein Flanschring 12 bzw. 13 aufgescho- Prinzip so ausgestaltet, wie es in der Fig. 1 rechts und der Fig. 2

ben. Die Flanschringe sind vorzugsweise auf ihrer Innenfläche dargestellt ist. Ebenso wie die in Fig. 1 auf der linken Seite

14,15 konisch ausgebildet, wobei der Steigungswinkel dieses gezeigten Dichtungshülse hat die Dichtungshülse hier eine im

Konus zweckmässigerweise dem Steigungswinkel des zugeord- ft5 wesentlichen glatte Innenfläche 28. Die Aussenfläche 16 der neten konischen Aussenflächenteiles 5 bzw. 6 entspricht. Der Dichtungshülse steigt von aussen nach innen zu einem mittleren

Konuswinkel dieser Innenflächen 14 und 15 der Flanschringe Umfang 7 ebenfalls im wesentlichen konisch an. Es sind aber in

12 und 13 kann jedoch auch etwas grösser als der Steigungswin- der Aussenfläche 16 Stufen 17 ausgebildet, die in Fig. 2 vergrös-

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sert gezeigt sind, und die sich ringförmig um die Achse 18 der Dichtungshülse 3 erstrecken. Fig. 2 zeigt ausserdem einen sich konisch zum mittleren Umfang 7 hin erweiternden Flanschring 13 eines Ringflansches. Dieser Ringflansch wird mit einem spiegelbildlich gleich ausgebildeten anderen Flanschring 12 auf dem anderen Rohr 1 verschraubt, wodurch eine Kraft in Pfeilrichtung 20 ausgeübt wird, wie bei Fig. 1 beschrieben.

Über die Konizität der Flanschringe 12,13 wird dadurch eine Kraft in radialer Richtung nach innen, d.h. in Pfeilrichtung 21 auf die vorspringenden Teile der Stufen 17 ausgeübt. Trotz eines evtl. vorhandenen Spiels 22 zwischen der Innenfläche 28 der Dichtungshülse 3 und der Aussenfläche des Rohres 1 und/ oder 2 bilden sich durch die Kraft in Pfeilrichtung 21 an der Innenfläche 15 der Dichtungshülse 3 ringförmige Wülste 10, die hintereinander liegen und dadurch eine vollständige, labyrinthartige Abdichtung der Rohrverbindung auch bei unrunden Rohren oder Rohren mit unterschiedlichen Aussendurchmessern innerhalb gewisser Grenzen bewirken.

Fig. 3 zeigt einen zusätzlichen Ring 9, in dessen Aussenum-fang eine Rille 8 eingeschnitten ist. Dem Profil dieser Rille entspricht eine Nase 29 an der Innenfläche des mittleren Umfanges 7 der Dichtungshülse 3. Mit der Nase 29 wird der Ring 9 in seiner Position erhalten, bis durch Spannen des Flanschringes in Pfeilrichtung 20 beim rechten Rohr bzw. in Gegenrichtung des Pfeiles 20 beim linken Rohr die Dichtungshülse kompri-s miert wird. Dabei wandert die Nase 29 radial nach aussen und der Ring 9 bewirkt trotz Unregelmässigkeiten in den Oberflächen bzw. Stirnseiten der Rohre 1 und 2 eine gute Abdichtung im Spalt zwischen beiden Rohren.

io Die Ausführungsform mit dem Ring 9, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, kann mit oder ohne die stufenförmigen Profilierungen 17 nach Fig. 1 und 2 ausgebildet sein. Auch ist nicht notwendig, dass die Kraft in Richtung 20 durch Verschrauben von Flanschen der Flanschringe aufgebracht wird. Wesentlich ist 15 die konisch ansteigende Aussenfläche 16 der Dichtungshülse 3 und die in etwa entsprechende Konizität des dem Aufbringen der Spannung dienenden Flanschringes 12,13. Anstelle mit Schrauben kann die Kraft in Pfeilrichtung 20 und in Gegenrichtung des Pfeiles 20 auch durch andere geeignete Mittel aufge-20 bracht werden, beispielsweise über Kolben-Zylindereinheiten oder andere Antriebe.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

623 391 2 PATENTANSPRÜCHE Mit dem DE-GM 1 915 754 ist eine weitere Rohrverbin-

1. Rohrverbindung für unvorbereitete Rohrenden mit einer dung für unvorbereitete Enden mit einer Dichtungshülse aus Dichtungshülse aus Kunststoff, die auf die miteinander fluch- PVC bekanntgeworden. Bei einer Verwendung einer solchen tenden und aneinander anstossenden Rohrenden aufgeschoben Dichtungshülse aus PVC soll der äussere, dünne Rand leicht ist, deren Aussenfläche sich von beiden Enden her zur Mitte 5 verformbar sein. Dieser Rand ist aber im wesentlichen nur zur konisch erweitert, auf die von beiden Enden her Flanschringe axialen Fixierung der Dichtung vorgesehen. Er dient nicht zur aufgeschoben sind, die miteinander verspannbar sind, dadurch Abdichtung des Ringspaltes ; diese Abdichtung soll vielmehr gekennzeichnet, dass das Material der Dichtungshülse (3) aus von den radial am Umfang der Rohrenden anliegenden Teilen Polyolefinen mit einem solchen Kristallinanteil besteht, dass das der Dichtungshülse übernommen werden.

Material beim Verspannen amorph wird, ein Rückstellvermö- 1{, Es wurde schon vorgeschlagen, eine Dichtungshülse aus gen ausbildet, zu dem abzudichtenden Ringspalt fliesst und die plastisch verformbarem, aber elastischem Material, vorzugswei-

Rohrenden ( 1,2) wulstartig umgibt, und die Dichtungshülse auf se Stahl herzustellen. Ein derartiges Material dürfte sich in der ihrer gesamten Länge einen gleichbleibenden Steigungswinkel Praxis jedoch nicht eignen, weil die aufzuwendenden Drücke,

im Bereich von 3° bis 10° aufweist. um eine tatsächlich gute Abdichtung zu erreichen, an einer

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 15 Baustelle nicht zur Verfügung stehen. Hierfür ist die Elastizität net, dass ringförmige Profilierungen der Dichtungshülse (3) von Stahl viel zu gross. (Vergi. DE-AS 1 179 062).

Leitflächen (11) aufweisen, welche das unter Druck fliessfähige

Material der Dichtungshülse (3) wulstbildend nach den Aussen- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverflächen der Rohre (1,2) leiten. bindung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass deren

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 20 Dichtungseigenschaften und Lebensdauer verbessert werden, net, dass die Profilierung der Dichtungshülse (3) insbesondere Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeich-im Mittelbereich (7) einen Bund von dreieckförmigem Quer- nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

schnitt aufweist. Von besonderem Vorteil ist, dass in besonderen Fällen die

4. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- Verbindung sogar nach Wegnahme der Flansche druckdicht net, dass ein Ring (9) zwischen den miteinander fluchtenden 2s bleibt.

Rohrenden (1,2) vorgesehen ist. Es war bisher nicht bekannt, Materialien für eine Dich-

5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich- tungshülse zu verwenden, die einen solchen kristallinen Anteil net, dass die Dichtungshülse (3) etwa mittig an ihrem Innenum- aufweisen, dass das Material beim Verspannen amorph wird, fang eine Nase (29) hat, die in eine Ausnehmung (8) am und ein Rückstellvermögen ausbildet, und zu dem abzudichten-Aussenumfang des Ringes (9) eingreift. 30 den Ringspalt fliesst, wobei die Rohrenden wulstartig umgeben

6. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- werden. Es kann hierzu nicht ein beliebiger Kunststoff verwen-net, dass der Kristallinanteil der Polyolefine des Materials der det werden, sondern lediglich der nach der Lehre des Anspruchs Dichtungshülse (3) 24% beträgt. 1 gegebene Kunststoff.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Aus der Vielzahl der möglichen Kunststoffe wurde also ein net, dass der Steigungswinkel der Dichtungshülse 5° beträgt. 35 für den erfindungsgemässen Zweck geeigneter und offensichtlich für diesen Zweck noch nicht verwendeter, spezieller Kunst-

Stoff ermittelt.