DE10161144A1 - Zugfeste Rohrverbindung - Google Patents

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine zugfeste Rohrverbindung zwischen einer Muffe und einem Anschlussstück, wie Anschlussformstück oder Spitzende eines Rohres, mittels einer bajonettartigen Verriegelung, wobei die Bajonettmatrize der Muffe und die Bajonettpatrize dem Anschlussstück zugeordnet ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bajonettpatrize an einem auf dem Mantel des Anschlussstücks drehbar gelagerten Kupplungsring ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine zugfeste Rohrverbindung zwischen einer Muffe und einem Anschlussstück wie Anschlussformstück oder Spitzende eines Rohres, mittels einer bajonettartigen Verriegelung, wobei die Bajonettmatrize der Muffe und die Bajonettpatrize dem Anschlussstück zugeordnet ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Zugfeste Rohrverbindungen sind in zahlreichen Ausführungen z. B. im Wasser- und Gasrohrleitungsbau bekannt. Hier stellt sich häufig die Aufgabe, Anschlussformstücke oder Rohrspitzenden mit der Muffe einer Armatur, z. B. eines Schiebers, zu verbinden. Dabei weist das anschlussstückseitige Ende der Armatur eine Muffe auf mit einer Bajonettmatrize, in die die Bajonettpatrize des Anschlussstücks axial eingesteckt und dann durch Verdrehen um die Längsachse verriegelt werden kann.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Bajonettmatrize der Muffe eine Bajonettkupplungsanordnung verstanden, bei der die sich über einen Teilumfang erstreckenden Bajonettnocken im wesentlichen radial nach innen weisen, wohingegen das Gegenstück, die Bajonettpatrize, am Ende des Anschlussstücks ebenfalls teilumfänglich angeordnete, jedoch im wesentlichen radial vorstehende Bajonettnocken aufweist.
• Die Rohrverbindung wird also im wesentlichen dadurch hergestellt, dass das die Bajonettpatrize ausbildende Ende des Anschlussstücks in die Bajonettmatrize der Muffe eingeführt und dann um einen gewissen Umfangswinkel von z. B. 45° dreht, um die Riegelposition zu erreichen. Sind an dem Anschlussformstück weitere Teile, insbesondere Abzweigungen angebracht, müssen diese den Schwenkweg mit ausführen. Je nach Länge der Anschlussstücke kann dies hinderlich sein.
• Es sind deshalb auch reine Steckverbindungen bekannt, bei denen ein Verdrehen des Anschlussstücks gegenüber der Muffe nicht erforderlich ist. Als Beispiel hierzu sei verwiesen auf DE 93 04 169 U1. Als Anschlussstück ist dort ein Rohrstück aus Kunststoff, insbesondere aus PE oder PP vorgesehen, an dessen Spitzende ein Kupplungsring angebracht ist. Mit diesem Kupplungsring wirkt ein in der Muffe befindlicher Sicherungsring auf Kraft- und Formschluss zusammen, sobald die Muffe und das Rohrstück in einer axialen Gegenbewegung miteinander steckverbunden sind. Eine Rohrverbindung dieser Art ist angewiesen auf besondere Sicherungsringe (sog. "Grip-Ringe"), die in der Regel metallbewehrt sind, damit sie die erforderlichen Rückhaltekräfte auf den Kupplungsring ausüben können.
• Es sind auch Rohrverbindungen bekannt, bei denen eine Bajonettverriegelung angewandt wird. Als Beispiel hierfür sei DE 85 16 968 U1 genannt. Dieses Dokument beschreibt eine Rohrübergangsverbindung, die eine Muffe, ein Übergangsstück, einen Sicherungsring und einen Dichtring umfasst. Die Muffe besteht aus Metall, beispielsweise Stahlguss, und kann als Anschlussstück einer Armatur, z. B. eines Schiebers, ausgebildet oder aber auch das Ende eines Rohrstücks sein. Der Sicherungsring besteht vorteilhafterweise ebenfalls aus Metall, während das Übergangsstück ein Kunststoffkörper, vornehmlich aus Polyethylen ist.
• An ihrem freien Ende weist die Muffe mehrere in regelmäßigen Abständen über den Umfang verteilt angeordnete Nocken oder Nasen auf, die der Sicherungsring mit entsprechenden Einformungen durch axiales Aufstecken übergreifen kann. Wenn der Sicherungsring sodann um die Längsachse der Verbindung ein Stück verdreht wird, greifen seine radial weiter nach innen reichenden Abschnitte außen um die Nasen herum. Es handelt sich hier also um einen bajonettartigen Kupplungsverschluss.
• Diese bekannte Rohrverbindung erfordert es, dass das Übergangsstück einen umlaufenden Ringbund aufweist, an dem sich eine Abstützfläche des äußeren bajonettartigen Sicherungsringes abstützen kann. Außerdem weist diese Anordnung im Bereich des Sicherungsringes einen relativ großen Durchmesser auf. Aufgrund der bei Rohrverbindungen zu berücksichtigenden möglichen Axialkräfte muss der Sicherungsring wegen der erforderlichen Festigkeit unbedingt aus Stahl bestehen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt nun im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher umrissenen Art anzugeben, die sowohl in ihrem Aufbau als auch in ihrer Handhabung besonders einfach gestaltet ist und die keine aufwendige Formgestaltung des Anschlussstücks erfordert.
• Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ist demzufolge dadurch gekennzeichnet, dass die Bajonettpatrize an einem auf dem Mantel des Anschlussstücks drehbar gelagerten Kupplungsring ausgebildet ist.
• Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kupplungsring eine Umfangsnut zur Aufnahme der Klauen der Bajonettmatrize auf, die an der der Muffe abgekehrte Seite von einem Flansch mit Angriffsflächen für ein Drehbetätigungswerkzeug flankiert ist.
• Im Unterschied zu der Rohrverbindung entsprechend DE 93 04 169 U1 ist hier also der Sicherungsring als Bajonettring ausgebildet und lagert nicht drehfest, sondern vielmehr leicht drehbar auf dem Spitzende des Anschlussstücks.
• Im Unterschied zu DE 85 16 968 U1 übergreift der Kupplungsring nicht Flansche von Übergangsstück und Muffenende, sondern kann im wesentlichen in den Übergriffsbereich von Muffe und Anschlussstückende integriert sein.
• Die Handhabung der erfindungsgemäßen zugfesten Rohrverbindung gestaltet sich überdies sehr einfach. Beim Zusammenstecken von Anschlussstück und Muffe dreht man den Kupplungsring so, dass die in ihm zwischen den Klauen vorgesehenen Ausnehmungen mit den einwärts gerichteten Klauen oder Nocken der Bajonettmatrize der Muffe in Überdeckung stehen. Dann schiebt man die Teile soweit zusammen, dass sich die Klauen des Kupplungsrings hinter die Klauen der Muffe eindrehen lassen, was in der Regel mit einem einfachen Werkzeug, z. B. mit einem Hakenschlüssel, durchgeführt werden kann. Es ist also bei der Herstellung der Rohrverbindung lediglich der Kupplungsring zu drehen, nicht aber die Muffe oder das Rohr.
• Der Kupplungsring ist auf dem Anschlussstück zweckmäßig gegen axiales Verschieben gesichert. Zur kraftschlüssigen Abstützung gegenüber den Kupplungskräften liegt der Kupplungsring gegen eine in Axialrichtung vom Ende des Anschlussstücks wegweisende Anschlagfläche an. Ferner ist es vorteilhaft, wenn auf der dem Ende des Anschlussstücks abgewandten Seite des Kupplungsrings am Mantel des Anschlussstücks wenigstens ein Sicherungsmittel ausgebildet ist, deren radiale Ausdehnung so gering ist, dass der Kupplungsring über das Sicherungsmittel geschoben werden kann. Darunter soll nicht verstanden werden, dass sich der Kupplungsring von Hand über diese Sicherungsmittel schieben lässt, sondern, z. B. bei der Vorkonfektionierung mit Hilfe eines Presswerkzeugs.
• Das Sicherungsmittel kann mindestens eine aus dem Material des Anschlussstücks gebildete Nase umfassen. Die Ausbildung der Nase kann spangebend vorgenommen werden oder auch bei geeigneten Kunststoffen durch plastische Verformung oder durch Formspritzen.
• In einer weiteren Ausgestaltung ist die Nase als auf dem Mantel des Anschlussstücks zumindest teilweise umlaufender Steg, vorzugsweise als vollständig umlaufender Ringkragen ausgebildet.
• Die Angriffsflächen für das Drehbetätigungswerkzeug können von Randeinschnitten des Flansches gebildet sein. Dann dienen die Angriffsflächen für einen Hakenschlüssel als Drehbetätigungswerkzeug. Die Angriffsflächen können aber auch als Radialbohrungen im Flansch vorgesehen sein, wobei als Drehbetätigungswerkzeug dann ein Hakenstiftschlüssel in Frage kommt.
• In einer weiteren Ausführung entsprechend der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kupplungsring von einem Zwischenring unterfüttert ist. Dieser Zwischenring besteht vorzugsweise aus zwei sich zu einem Ring ergänzenden Halbringen und ist demzufolge durch radiales Ansetzen einfach auf dem Anschlussstück anzubringen. Gehalten wird er dann durch den umgreifenden Kupplungsring.
• Dieser Zwischenring hat insbesondere die Aufgabe, die Fläche zu vergrößern, über die Axialkräfte bei auf die Verbindung einwirkenden Zugkräften übertragen werden.
• Deshalb besitzt der Zwischenring vorzugsweise an seiner zum Ende des Anschlussstücks weisenden Stirnseite einen Flansch, der sich an einer in den Mantel des Anschlussstücks eingearbeiteten Anschlagschulter abstützt.
• Im übrigen versteht sich die Erfindung am besten anhand der nachfolgenden Beschreibung einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine in der oberen Hälfte im Längsschnitt und in der unteren Hälfte in Ansicht wiedergegebene Rohrverbindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
• Fig. 2 eine entsprechende Darstellung, jedoch nur des Anschlussstücks mit Kupplungsring,
• Fig. 3 eine Stirnansicht in Richtung des Ansichtspfeiles A-A der Fig. 2,
• Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels,
• Fig. 5 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels,
• Fig. 6 eine Stirnansicht in Richtung des Ansichtspfeiles A-A in Fig. 5,
• Fig. 7 eine Fig. 1 und 4 entsprechende Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels,
• Fig. 8 eine entsprechende Darstellung nur des mit Kupplungsring versehenen Anschlussstücks und
• Fig. 9 eine Stirnansicht in Richtung des Ansichtspfeiles A-A in Fig. 8.
• Unter Bezugnahme zunächst auf die Fig. 1 bis 3 umfasst eine insgesamt mit 10 bezeichnete Rohrverbindung eine Muffe 11 und ein damit zu verbindendes Anschlussstück 12, z. B. das Spitzende eines Rohres. 13 bezeichnet einen gummielastischen Dichtring, der in einer im Innern der Muffe 11 umlaufenden Dichtungskammer 14 aufgenommen ist und den Spalt zwischen Muffe 11 und Anschlussstück 12 abdichtet. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Dichtring 13 um einen bekannten sog. Tyton-Ring.
• Die Muffe 11 weist an ihrem offenen, zum Anschlussstück 12 hinweisenden Ende eine Bajonettmatrize 15 auf. Diese umfasst im wesentlichen radial nach einwärts gerichtete Klauen oder Nasen 16 auf, von denen sich beispielsweise vier Stück in regelmäßigen Abständen über den Umfang des Muffenrandes verteilen. Benachbart ist eine Ringnut 17, die zur Aufnahme der Klauen einer Bajonettpatrize dient.
• Die Bajonettpatrize 18 ist einem Kupplungsring 19 zugeordnet, der auf seiner zum muffenseitigen Ende 12a des Anschlussstücks 12 hinweisenden Seite Nasen bzw. Klauen 20 aufweist, die zum Eingriff in die Muffennut 17 bestimmt ist. Hinter den Klauen 20 befindet sich im Kupplungsring 19 eine umlaufende Nut 21 zur Aufnahme der Klauen 16 der muffenseitigen Bajonettmatrize 15.
• Der Kupplungsring 19 ist auf dem Mantel des Anschlussstücks 12 lose drehbar gelagert. Eine in einer Radialebene vorgesehene Anschlagfläche 22 am Mantel des Anschlussstücks 12 hält den Kupplungsring 19 axial in Position und überträgt die auf die Rohrverbindung einwirkenden Zugkräfte.
• An seiner vom Ende 12a des Anschlussstücks 12 wegweisenden Seite besitzt der Kupplungsring 19 einen Flansch 23. Dieser Flansch 23 ist mit mindestens einer Umfangsausnehmung 24 versehen, die Angriffsflächen für ein Drehbetätigungswerkzeug, insbesondere einen Hakenschlüssel, bereitstellt. Entsprechend der Anzahl der Klauen 20 sind hier über den Umfang verteilt vier Schlüsselangriffsflächen 24 ausgebildet.
• Um den Kupplungsring 19 in axialgesicherter Position auf dem Mantel des Anschlussstücks 12 zu halten, ist an diesem eine umlaufende ringförmige Nase 25 als Sicherungsmittel ausgeformt. Diese Ausformung kann spangebend erfolgen oder bei geeignetem Werkstoff auch durch lokale plastische Verformung, insbesondere bei einem aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Anschlussstück 12. Bei der Vorkonfektionierung wird der Kupplungsring 19 von der bezüglich der Figuren rechten Seite her über den Mantel des Anschlussstücks 12 geschoben und über die Nase 25 hinweggepresst, bis er die in den Zeichnungen dargestellte Funktionsstellung eingenommen hat.
• Wie sich aus Vorstehendem ergibt, ist die Montage der Rohrverbindung sehr einfach. Das Spitzende 12a des Anschlussstücks 12 wird in die mit der Dichtung 13 ausgerüsteten Muffe 11 eingesteckt. Dabei wird der Kupplungsring 19 so orientiert, dass seine Bajonettpatrize 18 in die Bajonettmatrize 15 der Muffe 11 eingreifen kann. In diesem eingesteckten Zustand wird mit Hilfe eines Drehwerkzeugs der Kupplungsring 19 in die Bajonettverschlussstellung überführt.
• Diese Endmontagestellung kann durch ein Sicherungsmittel fixiert werden, welches den Kupplungsring 19 undrehbar hält. Angedeutet ist dies durch die strichpunktierte Linie 33 in Fig. 7, die beispielsweise die Mittelachse eines radialen Sicherungsbolzens darstellen soll.
• Die vorgenannte Beschreibung der Einzelteile und ihres Zusammenwirkens erfolgte im übrigen anhand der Fig. 1 bis 3. Bei den Ausführungsbeispielen der restlichen Figuren sind diese Merkmale und Vorgänge die gleichen. Auf die wesentlichen Unterschiede wird nachfolgend eingegangen.
• Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 unterscheidet sich einmal dadurch, dass der Flansch 23 des Kupplungsrings 19 eine Eindrehung 26 (Fig. 5) aufweist, die zur Aufnahme eines O-Ringes 27 (Fig. 4) dient, der den Spalt zwischen dem Kupplungsring 19 und der Muffe 11 gegen eindringenden Schmutz und Staub abdichtet.
• Sodann sind anstelle der Umfangsausnehmungen 24 radiale Bohrungen 28 in dem Flansch 23 vorgesehen, die als Angriffsflächen für einen Hakenstiftschlüssel als Werkzeug zur Drehbetätigung des Kupplungsringes 19 dienen.
• Das dritte, in den Fig. 7 bis 9 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 6 dadurch, dass der Kupplungsring 19 von einem Zwischenring 29 unterfüttert ist. Vorzugsweise setzt sich dieser Zwischenring 29 aus zwei halbkreisförmigen Ringen zusammen, die in Radialrichtung auf das Anschlussstück 12 aufgesteckt und dann vom Kupplungsring 19 übergriffen werden können. Wesentliches Merkmal des Zwischenringes 29 ist sein zum Ende 12a des Anschlussstücks weisender Flansch bzw. Flanschrand 30, der eine Vergrößerung der radialen Ausdehnung 31 der Anschlagschulter 22 ermöglicht und dadurch in der Lage ist, höhere axiale Zugkräfte zu übertragen.
• Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, dass in den Figuren mit 32 ein metallischer Auskleidungsring bezeichnet ist, der das Ende 12a des Anschlussstücks 12 verstärkt, was insbesondere dann wichtig ist, wenn das Anschlussstück 12 ein Rohrstück aus Kunststoff ist.
• Im übrigen sei erwähnt, dass die Muffe 11, das Anschlussstück 12, der Kupplungsring 19 und der Zwischenring 29 wahlweise aus Metall und/oder Kunststoff bestehen können. In der Regel wird die Muffe 11 aus einem Stahlgusskörper bestehen. Es sind jedoch auch Rohrverbindungen möglich mit Muffen aus Kunststoff. Auch hierfür eignet sich die erfindungsgemäße Rohrverbindung. Das gleiche gilt für das Anschlussstück 12, welches sowohl als metallischer Rohrkörper als auch als solcher aus geeignetem Kunststoff wie PP, PE od. dgl. bestehen kann. Angestrebt wird, auch den Kupplungsring 19 trotz seiner Fähigkeit, relativ große Zugkräfte übertragen zu können, aus Kunststoff, beispielsweise Polyamid zu fertigen.

Claims (12)

1. Zugfeste Rohrverbindung (10) zwischen einer Muffe (11) und einem Anschlussstück (12) wie Anschlussformstück oder Spitzende eines Rohres, mittels einer bajonettartigen Verriegelung, wobei die Bajonettmatrize (15) der Muffe (11) und die Bajonettpatrize (18) dem Anschlussstück (12) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bajonettpatrize (18) an einem auf dem Mantel des Anschlussstücks (12) drehbar gelagerten Kupplungsring (19) ausgebildet ist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsring (19) eine Umfangsnut (21) zur Aufnahme der Klauen (16) der Bajonettmatrize (15) aufweist, die an der der Muffe (11) abgekehrte Seite von einem Flansch (23) mit Angriffsflächen (24, 28) für ein Drehbetätigungswerkzeug flankiert ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsring (19) auf dem Anschlussstück (12) gegen axiales Verschieben gesichert ist.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsring (19) gegen eine in Axialrichtung vom Ende (12a) des Anschlussstücks (12) wegweisende Anschlagfläche (22) anliegt.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Ende (12a) des Anschlussstücks (12) abgewandten Seite des Kupplungsrings (19) am Mantel des Anschlussstücks (12) mindestens Sicherungsmittel (25) ausgebildet ist, dessen radiale Ausdehnung so gering ist, dass der Kupplungsring (19) über das Sicherungsmittel (25) geschoben werden kann.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsmittel (25) mindestens eine aus dem Material des Anschlussstücks ausgearbeitete Nase umfasst.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase als auf dem Mantel des Anschlussstücks (12) zumindest teilweise umlaufender Steg ausgebildet ist.

8. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsflächen (24) für das Drehbetätigungswerkzeug von Randeinschnitten des Flansches (23) gebildet sind.

9. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsflächen (28) für das Drehbetätigungswerkzeug von Radialbohrungen im Flansch (23) gebildet sind.

10. Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsring (19) von einem Zwischenring (29) unterfüttert ist.

11. Rohrverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (29) aus zwei sich zu einem Ring ergänzenden Halbringen zusammengesetzt ist.

12. Rohrverbindung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zwischenring (29) mit seiner zum Ende (12a) des Anschlussstücks (12) weisenden Stirnseite an einer in den Mantel des Anschlussstücks (12) eingearbeiteten Anschlagschulter (22) abstützt.