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Die
Erfindung bezieht sich auf eine zugfeste Rohrverbindung zum Anschluss
einer Rohrleitung an eine Muffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Bei
einer zugfesten Rohrverbindung beispielsweise der in
DE 44 22 564 C1 beschriebenen Art,
von der die Erfindung ausgeht, ist das Fixierorgan als Spreizklemmring
mit an seiner Innenseite vorgesehenen zahnartigen Vorsprüngen als
haftreibungsfördernde
Mittel ausgebildet und gewährleistet in
Verbindung mit einem Spreizwerkzeug und einem Montagehilfskörper, dass
das Rohr bei der Montage der Rohrverbindung berührungslos durch den – aufgeweiteten – Sicherungsring
hindurchgeschoben werden kann. Damit werden beim früheren Stand
der Technik noch mögliche
gravierende Beschädigungen des
Rohres beim axialen Zusammenstecken von Rohr und Sicherungsring
vermieden und eine sichere zugfeste Verbindung gewährleistet.
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Die
Rohrverbindung entsprechend
DE
44 22 564 C1 hat sich hervorragend bewährt bis hin zu Rohrverbindungen
von etwa 250 mm ⌀.
Bei größeren Nenndurchmessern,
die in der Regel bei, namentlich Wasser führenden, Rohrleitungen in Frage
kommen, die auch höheren
Innendrücken
ausgesetzt sind, kann diese Art der zugfesten Rohrverbindung nicht mehr
unter allen Betriebsbedingungen ihre Aufgabe voll erfüllen. Insbesondere
ist dann ein einfacher oder überwiegender „Reibungsgrip" allein nicht mehr
ausreichend für
eine feste Verbindung. Auch ist dort die beschriebene Handhabung
eines Sicherungsringes nicht mehr ohne weiteres möglich.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
zugfeste Rohrverbindung der als bekannt vorausgesetzten Art so zu
gestalten, dass sowohl ihre Montage als auch ihre Zugfestigkeit unter besonderer
Berücksichtigung
der großen
Abmessungen und Anforderungen bei großquerschnittigen Rohrleitungen,
also solchen ab etwa 250 mm ⌀, einfach
und sicher durchzuführen
bzw. zu gewährleisten
sind.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist dementsprechend
dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung eine Mehrzahl
von block- oder bolzenartigen Fixierorganen umfasst, die die Wandung der
Muffe im wesentlichen radial durchsetzen, mit den Rohrmantel kontaktierenden
Stirnenden versehen sind sowie muffenaußenseitig von einer bandagenartigen
Manschette umgeben und von dieser in Position gehalten sind.
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Die
block- oder bolzenartigen Fixierorgane werden dabei in entsprechenden
Aufnahmen der Muffe vorfixiert, ohne dass sie zunächst in
den Bewegungsraum der Rohrleitung hineinragen. Deshalb ist ein behinderungsfreies
Zusammenfügen
der beiden Teile der Rohrverbindung ohne weiteres möglich. Nach
dem Zusammenfügen
von Muffe und Rohrleitung werden die Fixierorgane gegen die Rohrleitung bewegt,
bis sie mit dieser eine zumindest stark reibungserhöhende, vorzugsweise
jedoch feste, formschlüssige
Verbindung eingehen, beispielsweise durch Verkrallen scharfer oder
angeschärfter
Stirnenden der Fixierorgane in das Material der Rohrleitung. Die
Fixierorgane sind muffenaußenseitig
von einer bandagierenden Manschette umgeben und von dieser in Position
gehalten, um im Betrieb eine sichere zugfeste Verbindung dauerhaft
zu gewährleisten.
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Bei
Rohrverbindungen, bei denen die Rohrleitung aus Kunststoff wie beispielsweise
Polyvinylchlorid (PVC), (POM), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP)
od. dgl. besteht, können
die Fixierorgane ebenfalls aus insbesondere hart-zähem Kunststoff, etwa
als Spritzgießteile,
hergestellt sein. Auch können
Fixierorgane aus Stahl, Messing- oder Stahlguss od. dgl. gefertigt
sein. Rohrverbindungen, deren Rohrleitungen aus Stahl, Grauguss
oder Stahlguss oder auch einem anderen Metall bestehen, wird man hingegen
die Fixierorgane ebenfalls aus Stahl fertigen, sei es als Dreh-
oder Frästeile
oder auch in Form von Gussstücken.
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Aus
US 6 173 993 B1 ist
eine Spanneinrichtung zur Verbindung zweier Rohre miteinander bekannt,
die auf einem kompliziert und aufwendig geformten Ringkörper aufbaut,
in dem eine Anzahl von radial verstellbaren Schraubenbolzen angeordnet
ist. Die Schaftenden der Schraubenbolzen drücken jeweils auf besondere
Keile, die an ihren nach innen weisenden Flächen mit Zähnen versehen sind, die sich
in den Mantel des Rohres, auf dem der Ringkörper sitzt, einkrallen können. Jeder
Keil ist zudem in einem besonderen Gehäuse gehalten. Ein nicht dargestelltes,
mit dem Rohr zu verbindendes zweites Rohr benötigt einen Flansch zum Anschrauben
an den Ringkörper.
Diese bekannte Spanneinrichtung ist außerordentlich aufwendig und
umständlich
in ihrer Betätigung
mittels unabhängig
voneinander einstellbarer Schraubenbolzen und aufgrund des Erfordernisses,
dass das anzuschließenden
Rohr ein Flanschrohr sein muss.
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Aus
DE 26 57 663 B2 ist
eine Sicherung der Verbindung der Enden von zylindrischen Rohren
bekannt mittels einer Doppelmuffe, die an ihren Enden jeweils eine
bandagenartige Manschette trägt,
mittels der an der Doppelmuffe angeordnete radial bewegliche Befestigungszungen
ausgebildet sind. Mittels der bandagenartigen Manschetten werden
die Befestigungszungen an die zu verbindenden Rohre gepresst. Diese
Sicherung weist außer
der grundsätzlichen
Verwendung von bandagenartigen Manschetten keinen Bezug zu der vorliegenden
Erfindung auf.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es besonders zweckmäßig und vorteilhaft, wenn die
Manschette den Teil eines Spannbandes bildet, mittels dessen die
Fixierorgane von einer unwirksamen Position, in der ihre Stirnenden
den Rohrmantel nicht kontaktieren können, in eine am Rohrmantel
angreifende Endmontageposition verbracht werden. Man kann daher auf
einfache Weise nach dem Zusammenstecken der Teile der Rohrverbindung
alle Fixierorgane gleichzeitig durch Anspannen des Spannbandes von
ihrer Vormontageposition in der Muffe in ihre Wirkposition am Rohrmantel
bringen, womit nach festem Anspannen des Spannbandes die Rohrverbindung
zugfest ist.
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Die
Fixierorgane weisen bevorzugt jeweils einen Schaft und einen diesem
gegenüber
verbreiterten Kopf auf. Während
der Schaft zum Durchgriff durch die Muffenwandung bestimmt ist,
verhindert der Kopf einerseits, dass das Fixierorgan nach innen aus
der Muffe heraus gelangen kann und bietet andererseits eine großflächige Anlage
für die
Manschette bzw. das Spannband.
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Dem
Kopf jedes Fixierorgans ist vorzugsweise wenigstens ein das Fixierorgan – entgegen
seiner Wirkrichtung – nach
außen
hin an der Muffe vorspannendes Federelement zugeordnet, wobei das
Federelement von einer dem Kopf des Fixierorgans unterlegten Feder,
z.B. in Gestalt einer Schraubenfeder oder eines Federrings, gebildet
oder – namentlich
bei Ausführung
in Kunststoff – werkstoffeinheitlichstoffschlüssig mit
dem Kopf des Fixierorgans ausgebildet sein kann.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das den Rohrmantel kontaktierende Stirnende jedes Fixierorgans
entsprechend der Wölbung
des Rohrmantels gewölbt
gestaltet ist, so dass es möglichst
großflächig tragend
am Rohrmantel zu Anlage und Wirkung gelangen kann. Eine Weiterbildung
dieses Merkmals sieht vor, dass das Stirnende jedes Fixierorgans
mit jeweils wenigstens einem in das Material des Rohres eindringfähigen Verankerungselement
versehen ist, wobei das wenigstens eine Verankerungselement etwa
als zahnartige Rippe ausgebildet sein kann, die entsprechend der
Wölbung
des Rohrmantels gewölbt verlaufend
angeordnet ist. Es versteht sich in diesem Zusammenhang von selbst,
dass die Wirkung der Fixierorgane um so besser und sicherer sein
wird, je effektiver der 'Grip' ihrer Stirnpartien
ausgestaltet ist.
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In
diesem Zusammenhang kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die
Fixierorgane jeweils einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt
aufweisen, obgleich auch ein (kreis- oder ähnlich)- zylindrischer Querschnitt möglich ist.
Ein im wesentlichen rechteckiger Querschnitt gestattet es, mehr
wirksame 'Gripelemente' an der Fixierorgan-Stirn
unterzubringen als bei einem zylindrischen Bolzen.
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Des
weiteren ist entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform vorgesehen, dass am
Mantel der Muffe eine umlaufende Nut zur Aufnahme der Federelemente
und/oder der Köpfe
der Fixierorgane ausgebildet ist. Eine (ggf. weitere) umlaufende
Nut kann am Mantel der Muffe zur Aufnahme der Manschette bzw. des
Spannbandes ausgebildet sein, und in diesem Fall lassen sich die
umlaufenden Nuten geschickt so anordnen, dass die umlaufende Nut
zur Aufnahme der Köpfe
der Fixierorgane in die umlaufende Nut zur Aufnahme der Manschette bzw.
des Spannbandes integriert ist, wodurch sich eine gestufte Doppelnutanordnung
ergibt. Abgesehen von der Spanneinrichtung des Spannbandes sind
bei dieser Anordnung im Funktionszustand der zugfesten Rohrverbindung
alle Elemente innerhalb des Umfangs der Muffe in diese integriert.
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Im übrigen versteht
sich die Erfindung anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
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1 eine
Längsdarstellung
der Rohrverbindung, und zwar in der oberen Hälfte im Schnitt und in der
unteren Hälfte
in Ansicht,
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2 eine
Längsdarstellung
der Rohrverbindung gemäß 1,
jedoch in der oberen Hälfte
in Ansicht und in der unteren Hälfte
im Schnitt,
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3 die
in 1 bezeichnete Einzelheit A in vergrößertem Maßstab gegenüber 1,
und zwar etwa in natürlicher
Größe einer
realen Ausführungsform,
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4 einen
Querschnitt durch die Rohrverbindung entsprechend der Schnittlinie
IV-IV in 2, und
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5 und 6 Detail-Darstellungen
zur Beschreibung der Wirkung von Fixierorganen, denen Federelemente
zugeordnet sind.
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Das
Ausführungsbeispiel
zeigt entsprechend 1 ein Rohrstück 10, das aus einem
relativ weichen Kunststoff, wie insbesondere Polyethylen (PE), Polypropylen
(PP), Polyvinylchlorid (PVC), od. dgl., aber auch aus Metall bestehen
kann. Mit 11 ist eine Rohrmuffe aus Kunststoff oder Metall
bezeichnet. Bei dem Rohrstück 10 kann
es sich um einen Endabschnitt eines längeren Rohres oder auch nur
um ein Rohrübergangsstück handeln,
welches etwa mittels Schweißen
mit einem längeren
Rohr verbunden ist bzw. wird.
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Zur
Abdichtung der Rohrverbindung weist die Muffe 11 eine Innenumfangsnut 12 (s.
insbes. 3) auf, die der Aufnahme eines
Dichtrings 13 dient, welcher beim Zusammenstecken der Teile 10 und 11 auf
den Mantel des Rohres 10 aufschiebt.
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Die
Rohrverbindung wird im Sinne einer zugfesten Rohrverbindung durch
Fixierorgane 14 gesichert, d.h., das Rohrstück 10 wird
mit der Muffe axialfest (sowie im übrigen auch verdrehsicher)
verbunden.
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Die
Fixierorgane 14 sind im wesentlichen bolzen- oder blockförmig gestaltet
und weisen jeweils einen Schaft 15 und einen diesem gegenüber verbreiterten
Kopf 16 auf. Wie die Figuren zeigen, werden die einzelnen
Fixierorgane 14 mit ihren Schäften 15 voran von
der Außenseite
der Muffe 11 durch darin angebrachte Durchgriffsöffnungen 17 eingeführt. Die
Köpfe 16 der
Fixierorgane 14 begrenzen dabei die Tiefe des Durchtritts
der Fixierorgane 14 durch die Durchgriffsöffnungen 17 und
somit den maximalen Überstand 18 der
Stirnenden 19 der Fixierorgane 14 gegenüber der
Innenmantelfläche 20 der
Muffe 11 (s. insbes. 4 und 6).
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An
den Stirnenden 19 bzw. Stirnflächen der block- oder bolzenförmigen Fixierorgane 14 sind
mit 21 bezeichnete Verankerungselemente, insbesondere solche
in Form von Spitzen, Zähnen
od.dgl. angebracht. Die Verankerungselemente 21 haben die
Aufgabe, sich in das Material des Rohrstücks 10 einzugraben
und somit einen formschlüssigen,
festen Verbund zu schalten.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Verankerungselemente als solche eindeutig nur in den Längsschnitten
(1 bis 3) zu erkennen. Dies rührt daher,
dass die hier zahnleistenförmigen
Verankerungselemente 21 der Umfangskrümmung des Rohrmantels 10a angepasst
sind, damit sie möglichst
vollflächig
und daher besonders intensiv zum Tragen kommen.
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Die
Fixierorgane 14 können,
insbesondere dann, wenn sie zur Herstellung einer zugfesten Rohrverbindung
bestimmt sind, deren Rohrstück 10 aus Kunststoff
besteht, gleichfalls aus Kunststoff ausgeführt sein, namentlich als Kunststoff-Spritzgießteile. Wenn
hingegen die Rohrleitung 10 aus Metall besteht, reicht
die Festigkeit von Kunststoff für
die Fixierorgane 14 nicht aus; sie sind dann aus Stahl, Messing,
Metallguss od.dgl. erzeugt.
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Wie 4 erkennen
lässt,
sind zahlreiche Fixierorgane 14 in regelmäßigen Umfangsabständen im
wesentlichen radial angeordnet. Der Querschnitt der Fixierorgane 14,
also auch der Querschnitt ihrer Schäfte 15 ist im wesentlichen
rechteckig. Dementsprechend angepasst sind die Durchgriffsöffnungen 17 in
der Muffe 11, die z.B. in die Muffenwandung eingefräst werden.
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Um
nicht jedes Fixierorgan 14 einzeln von der Außenseite
der Muffe 11 her in ihre Wirkposition bringen zu müssen, z.B.
durch Hammerschläge,
ist beim Gegenstand der Erfindung eine Manschette 22 vorgesehen,
die im übrigen
auch verhindert, dass einzelne Fixierorgane 14 unbeabsichtigt
nach außen zurückweichen
können.
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Beim
Ausführungsbeispiel
ist die Manschette 22 einer insgesamt mit 23 bezeichneten
Spannringanordnung Bestandteil, und zwar deren Spannring (z.B. ein
Stahlband). Sie ist im Prinzip gestaltet wie eine Schlauchklemme.
Eine zur Rohrverbindung etwa tangential verlaufende Spannschraubanordnung 24 durchgreift
zwei Kloben 25, die, wie insbesondere 4 deutlich
macht, beim Anziehen der Spannschraubanordnung 24 zusammengezogen werden,
wodurch sich der ringförmige
Spannring 22 fest gegen den Rohrmantel zieht und somit
die einzelnen Fixierorgane 14 radial nach innen und mit
ihren Stirnseiten 19 gegen den Rohrmantel 10a presst.
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Zur
versenkten Aufnahme der Köpfe 16 der Fixierorgane 14 weist
die Muffe 11 eine Innenumfangsnut 26 auf. Eine
weitere, breitere und darüber angeordnete
Innenumfangsnut 27 dient zur außenflächenbündigen Aufnahme der Manschette
bzw. des Spannbandes 22.
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Eine
besondere Ausführung
ist in den 5 und 6 dargestellt.
Hier sind nämlich
die Köpfe 16 der
Fixierorgane 14 als Federelemente 28 ausgestaltet.
Diese sind ersichtlich etwa blattfederartig gestaltet und werkstoffeinheitlich-stoffschlüssig mit
den Fixierorganen 14 ausgebildet. Wie 5 zeigt,
sind die Federelemente 28 so ausgebildet und angeordnet, dass
sie ohne Einwirkung einer von außen gerichteten Belastung die
Fixierorgane 14 so in der Muffe 11 halten, dass
die Stirnenden 19 gegenüber
der Innenmantelfläche 20 des
Rohrstücks 10 nicht
hervortreten. Dies gewährleistet
im Montagezustand ein berührungsfreies
Einschieben des Rohres 10 in die Muffe 11 bzw.
deren Überschieben über das
Rohr 10.
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Erst
wenn, beim Ausführungsbeispiel
durch die Spannringanordnung 22, radial von außen nach innen
wirkende Kräfte
auf die einzelnen Fixierorgane 14 ausgeübt werden, überwinden die Spannkräfte die
rückstellende
Wirkung der Federelemente 28 und bewegen die Fixierorgane 14 radial
nach einwärts
in das Rohr 10.
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Statt
der soeben beschriebenen blattfederartigen Federelemente 28 ist
es selbstverständlich auch
möglich,
separate Federn zu verwenden, indem man z.B. die Köpfe 16 der
Fixierorgane 14 mit Federscheiben oder – wirkungsmäßig noch besser – Schraubendruckfedern
unterlegt.