DE102004054327B4

DE102004054327B4 - Wellrohr aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE102004054327B4
Application number: DE200410054327
Authority: DE
Inventors: Claus Hetzner; Michael Kellner
Original assignee: Drossbach GmbH and Co KG
Current assignee: Drossbach GmbH and Co KG
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2024-11-11
Also published as: CA2526332A1; ITTO20050789A1; DE102004054327A1

Abstract

Wellrohr (1) aus thermoplastischem Kunststoff, welches ein Innenrohr (2) und ein damit verbundenes gewelltes Außenrohr (3) umfasst, wobei das Profil des Außenrohres
erste Abschnitte (4) mit einem ersten mittleren Durchmesser,
zweite Abschnitte (5) mit einem zweiten mittleren Durchmesser, der größer ist als der erste mittlere Durchmesser, wobei die zweiten Abschnitte (5) in Bezug auf die Längsrichtung des Wellrohres jeweils mindestens einen gekrümmten Bereich aufweisen,
und dazwischen liegende Flanken (6), welche die ersten Abschnitte (4) mit den jeweils benachbarten zweiten Abschnitten (5) verbinden, aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweiten Abschnitte (5) jeweils einen derart gewellten Querschnitt aufweisen, dass zwei konvexe Seiten (13) nach innen gerichtet sind, und dass drei konvexe Seiten (12) nach außen gerichtet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Wellrohre aus thermoplastischem Kunststoff.
Die EP 0 385 465 B2 offenbart ein Leitungsrohr aus Kunststoff, insbesondere für Abwässer, mit einem glatten Innenrohr und einem damit verbundenen gewellten Außenrohr, das über Muffenverbindungen mit einem gleichen oder einem einwandigen glatten Leitungsrohr verbunden werden kann.
Die EP 0 213 674 A1 offenbart ein Kunststoffrohr aus einem Außenrohr mit steifen äußeren Wellungen, die auf ihrer Innenseite von Dichtungsflächen abgedeckt sind.
Die DE 299 20 442 U1 offenbart ein Kunststoffwellrohrprodukt zur Herstellung von Kunststoffrohren mit Kupplungsenden. Das Kunststoffwellrohrprodukt weist eine mehrschichtige Wandstruktur aus einer inneren Schicht und einer außen liegenden Wellenschicht auf.
Die EP 0 820 566 B1 offenbart ein mehrschichtiges Wellrohr, das ein glattes Innenrohr, ein gewelltes Außenrohr und eine Kunststoffschicht dazwischen aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Wellrohr zu schaffen, das eine hohe Steifigkeit gegen in radialer Richtung auf das Wellrohr einwirkende Druckkräfte und eine hohe Flexibilität in Bezug auf eine Verbiegung des Wellrohres quer zu dessen Längsachse aufweist, wobei das Wellrohr gleichzeitig ein möglichst geringes Gewicht aufweisen soll. Ein geringes Gewicht des Wellrohres hat zur Folge, dass bei der Herstellung weniger Kunst stoff erforderlich ist, und dass die Handhabung des Wellrohres bei der Verlegung erleichtert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Wellrohr gemäß Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Wellrohr aus thermoplastischem Kunststoff umfasst ein Innenrohr und ein damit verbundenes gewelltes Außenrohr, wobei das Profil des Außenrohres erste Abschnitte mit einem ersten mittleren Durchmesser, zweite Abschnitte mit einem zweiten mittleren Durchmesser, der größer ist als der erste mittlere Durchmesser, und dazwischen liegende Flanken, welche die ersten Abschnitte mit den jeweils benachbarten zweiten Abschnitten verbinden, aufweist. Die ersten Abschnitte können dabei als Wellentäler bezeichnet werden; und die zweiten Abschnitte einschließlich der angrenzenden Flanken als Wellenberge.
Erfindungsgemäß sind die zweiten Abschnitte – also die Kuppen der Wellenberge – nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in Bezug auf die Längsrichtung des Wellrohres gekrümmt, wobei die konvexe Seite nach außen oder nach innen gerichtet sein kann. Der Krümmungsradius ist dabei in Bezug auf die Krümmung der zweiten Abschnitte in Längsrichtung des Wellrohres vorzugsweise kleiner als der Außendurchmesser des Wellrohres, insbesondere kleiner als 1/6 bzw. 1/12 des Außendurchmesser des Wellrohres. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Krümmungsmittelpunkt in Bezug auf die Krümmung der zweiten Abschnitte in Längsrichtung des Wellrohres etwa auf der Wandung des Innenrohres bzw. in dessen Bereich liegt.
Durch diese Ausbildung der Wellenberge wird eine hohe Steifigkeit gegen in radialer Richtung auf das Wellrohr einwirkende Druckkräfte erreicht, da durch die konvexe Form der Widerstand gegen ein Einknicken des Wellrohres verringert wird. Gleichzeitig wird eine erhöhte Flexibilität in Bezug auf eine Verbiegung des Wellrohres quer zu dessen Längsachse erreicht. Denn die konvexe Form der Wel lenberge lässt mit weniger Kraftaufwand auf der Zugseite des Wellrohres im gebogenen Zustand eine Verlängerung durch Strecken der Krümmung, und auf der Druckseite leichter eine Verkürzung durch weiteres Zusammendrücken der Krümmung zu. Durch diese vorteilhaften mechanischen Eigenschaften können die Wandungen im Ergebnis dünner ausgebildet werden, so dass das erfindungsgemäße Wellrohr erheblich leichter als herkömmliche Wellrohre ausgebildet werden kann.
Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, wenn die zweiten Abschnitte jeweils – in Bezug auf einen Schnitt in Längsrichtung des Wellrohres – einen gewellten Querschnitt aufweisen, wobei mindestens eine konvexe Seite nach innen gerichtet ist, und mindestens zwei konvexe Seiten nach außen gerichtet sind. Durch die erleichterte Verlängerung bzw. Verkürzung dieser Abschnitte kann das Wellrohr leicht verbogen werden, ohne in seiner Steifigkeit gegen in radialer Richtung auf das Wellrohr einwirkende Druckkräfte abzunehmen. Die gewellten zweiten Abschnitte können dabei jeweils mindestens zwei Wellenberge und mindestens ein Wellental aufweisen, besonders bevorzugt jedoch drei Wellenberge und zwei Wellentäler.
Erfindungsgemäß ist es weiter vorteilhaft, wenn die Übergangsbereiche zwischen den zweiten Abschnitten – also den Kuppen der Wellenberge – und den jeweils angrenzenden Flanken ebenfalls eine Krümmung in Bezug auf die Längsrichtung des Wellrohres vorzusehen, die vorzugsweise einen kleineren Krümmungsradius als der Krümmungsradius der zweiten Abschnitte – also der Kuppen der Wellenberge – aufweisen. Gleiches gilt für die Übergangsbereiche zwischen den ersten Abschnitten – also den Wellentälern – und den jeweils angrenzenden Flanken, wobei die Krümmungsradien dieser Übergangsbereiche noch kleiner ausgebildet sein sollten, um die Verbindung zwischen Außen- und Innenrohr in diesem Bereich nicht zu schwächen.
Um weiter Material einzusparen, ist es erfindungsgemäß weiter vorteilhaft, wenn die Wandung des Wellrohres im axialen Bereich der ersten Abschnitte – also der Wellentäler – kleiner ausgebildet ist als die Summe der Wandungsdicke der zweiten Abschnitte – also der Kuppen der Wellenberge – und der Wandungsdicke des Innenrohres im axialen Bereich der Wellenberge. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Wandung des Wellrohres im axialen Bereich der ersten Abschnitte – also der Wellentäler – etwa 90% dieser Summe beträgt.
Außerdem ist es zur Materialeinsparung erfindungsgemäß möglich, dass die Flanken radial nach außen dünner werden, insbesondere um mindestens 20–30% in Bezug auf die Flankenwandung, die am ersten Abschnitt angrenzt bis zur Flankenwandung, die am zweiten Abschnitt angrenzt.
1 zeigt ein Wellrohr aus thermoplastischem Kunststoff nach der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt einen Längsquerschnitte im Bereich jeweils eines Wellenberges eine Wellrohres gemäß einem Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt einen Längsquerschnitte im Bereich jeweils eines Wellenberges eine Wellrohres gemäß einem weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist ein Kunststoffrohr 1 mit einer gewellten Außenwandung und einer glatten Innenwandung dargestellt, das insbesondere für Abwasserkanalsysteme verwendet wird. Das Kunststoffrohr 1 weist vorzugsweise eine Muffe bzw. Anschlussstelle 9 auf zur Verbindung mit einem weiteren Kunststoffrohr, wobei die Anschlussstelle 9 durch eine Dichtung 10 abgedichtet ist. In dem Bereich der Dichtung 10 kann ein Verstärkungsband 11 vorgesehen sein, um ein Kriechen der Anschlussstelle 9 im Bereich der Dichtung 10 zu verhindern.
2 zeigt einen Längsquerschnitt im Bereich eines Wellenberges eines erfindungsgemäßen Wellrohres mit einem Innendurchmesser d_i. Das Außenrohr weist abwechselnd Wellentäler bzw. erste Abschnitte 4 und Wellenberge auf, wobei letztere aus zwei Flanken 6 und einem zweiten Abschnitt 5, also der Kuppe des Wellenberges, bestehen. Die zweiten Abschnitte 5 sind in Bezug auf die Längsrichtung des Wellrohres gekrümmt mit einem Krümmungsradius R₃ (bezogen auf die äußere Oberfläche des Außenrohres), der etwa 1/18 bezogen auf den Außendurchmesser d_e des Wellrohres beträgt. Der Krümmungsradius R₃ entspricht etwa der Höhe e_c eines Wellenberges, mit anderen Worten etwa 1/2 der Differenz zwischen dem Außendurchmesser d_e und dem Innendurchmesser d_i des Wellrohres. Der Krümmungsmittelpunkt liegt damit etwa auf der Wandung des Innenrohres.
Der Übergangsbereich zwischen den zweiten Abschnitten 5 – also den Kuppen der Wellenberge – und den jeweils angrenzenden Flanken 6 weisen nach dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Krümmung in Bezug auf die Längsrichtung des Wellrohres auf mit einem Krümmungsradius R₁ bezogen auf die äußere Oberfläche des Außenrohres. Der Krümmungsradius R₂ des Übergangsbereichs zwischen den ersten Abschnitten – also den Wellentälern – und den jeweils angrenzenden Flanken beträgt dagegen nur etwa 1/2 R₁.
Um weiter Material für die Herstellung des Wellrohres einzusparen, ist die Wandung e₄ des Wellrohres nach 2 im axialen Bereich der ersten Abschnitte 4 – also der Wellentäler – kleiner ausgebildet ist als die Summe der Wandungsdicke e₆ der zweiten Abschnitte und der Wandungsdicke e₅ des Innenrohres im axialen Bereich der Wellenberge (e₄ < e₅ + e₆). Die Wandung des Wellrohres beträgt im axialen Bereich der ersten Abschnitte 4 vorzugsweise nur etwa 90% dieser Summe.
Außerdem ist es zur Materialeinsparung erfindungsgemäß möglich, dass die Flanken 6 radial nach außen dünner werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 verjüngt sich die Flankenwandung, die am ersten Abschnitt angrenzt, bis zur Flankenwandung, die am zweiten Abschnitt angrenzt, um etwa 30%.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem auch der zweite Abschnitt 5 selbst einen gewellten Querschnitt in Längsrichtung des Wellrohres aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der zweite Abschnitt 5 aus drei Wellenbergen 12 und zwei Wellentälern 13. Die zweiten Abschnitte können jedoch auch aus zwei Wellenbergen und einem Wellental bestehen, oder vier Wellenbergen und drei Wellentälern. Im Falle einer Verbiegung des Wellrohres ist die Verlängerung bzw. Verkürzung der gewellten zweiten Abschnitte 5 durch einen "Ziehharmonika-Effekt" erheblich erleichtert, ohne dass die Steifigkeit gegen in radialer Richtung auf das Wellrohr einwirkende Druckkräfte abnimmt.
Die Wellenberge und Wellentäler der gewellten zweiten Abschnitte weisen in 3 jeweils eine Richtungsänderung von etwa 75° auf, bis eine mathematisch positive Krümmung in eine mathematisch negative Krümmung umschlägt. Es können jedoch auch Richtungsänderungen von nur etwa 30° gegeben sein. Besonders bevorzugt ist jedoch der Bereich zwischen etwa 50° und etwa 120°, insbesondere 60° bis 90°.
Die gewellte Form der zweiten Abschnitte 5 kann auch ausgedrückt werden in Bezug auf das Verhältnis der Wanddicke e₆ im zweiten Abschnitt gegenüber der Höhendifferenz e₇ zwischen einem Wellenberg 12 und einem Wellental 13. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis e₇/e₆ etwa 2, es können jedoch auch Verhältnisse zwischen 1,3 und 5, insbesondere zwischen 1,5 und 3 vorgesehen werden.
Es hat sich gezeigt, dass das Wellrohr nach der vorliegenden Erfindung nicht nur eine hohe Steifigkeit gegen in radialer Richtung auf das Wellrohr einwirkende Druckkräfte und eine hohe Flexibilität in Bezug auf eine Verbiegung des Wellroh res quer zu dessen Längsachse aufweist, sondern gleichzeitig ein geringeres Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Wellrohren aufweist. Dadurch ist bei der Herstellung der Bedarf an Kunststoff verringert, und die Handhabung des Wellrohrs bei der Verlegung wird erleichtert.

Claims

Wellrohr (1) aus thermoplastischem Kunststoff, welches ein Innenrohr (2) und ein damit verbundenes gewelltes Außenrohr (3) umfasst, wobei das Profil des Außenrohres erste Abschnitte (4) mit einem ersten mittleren Durchmesser, zweite Abschnitte (5) mit einem zweiten mittleren Durchmesser, der größer ist als der erste mittlere Durchmesser, wobei die zweiten Abschnitte (5) in Bezug auf die Längsrichtung des Wellrohres jeweils mindestens einen gekrümmten Bereich aufweisen, und dazwischen liegende Flanken (6), welche die ersten Abschnitte (4) mit den jeweils benachbarten zweiten Abschnitten (5) verbinden, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Abschnitte (5) jeweils einen derart gewellten Querschnitt aufweisen, dass zwei konvexe Seiten (13) nach innen gerichtet sind, und dass drei konvexe Seiten (12) nach außen gerichtet sind.
Wellrohr (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zweiten Abschnitten (5) und den jeweils angrenzenden Flanken (6) jeweils zweite Übergangsbereiche (8) mit einer Krümmung in Bezug auf die Längsrichtung des Wellrohres vorhanden sind.
Wellrohr (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (R₁) der zweiten Übergangsbereiche (8) größer ist als 1/8 der Differenz zwischen dem Außendurchmesser (d_e) des Wellrohres (1) und dem Innendurchmesser (d_i) des Wellrohres.
Wellrohr (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (R₁) der zweiten Übergangsbereiche (8) größer ist als 1/6 der Differenz zwischen dem Außendurchmesser (d_e) des Wellrohres (1) und dem Innendurchmesser (d_i) des Wellrohres.
Wellrohr (1) gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (R₁) der zweiten Übergangsbereiche (8) etwa 1/6 der Differenz zwischen dem Außendurchmesser (d_e) des Wellrohres und dem Innendurchmesser (d_i) des Wellrohres beträgt.
Wellrohr (1) gemäß Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (R₁) der zweiten Übergangsbereiche (8) etwa 1/4 der Differenz zwischen dem Außendurchmesser (d_e) des Wellrohres und dem Innendurchmesser (d_i) des Wellrohres beträgt.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den ersten Abschnitten (5) und den jeweils angrenzenden Flanken (6) jeweils erste Übergangsbereiche (7) mit einer Krümmung in Bezug auf die Längsrichtung des Wellrohres vorhanden sind, wobei der Krümmungsradius (R₂) etwa 1/2 des Krümmungsradius (R₁) des zweiten Übergangsbereichs (8) in Bezug auf die Längsrichtung des Wellrohres beträgt.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der zweiten Abschnitte (5) bzw. die Wandung der Flanken (6) dicker ausgebildet ist als die Wandung des Innenrohres (2) im axialen Bereich der zweiten Abschnitte (5).
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (e₄) des Wellrohres (1) im axialen Bereich der ersten Abschnitte (4) kleiner ausgebildet ist als die Summe der Wandungsdicke (e₆) der zweiten Abschnitte (5) und der Wandungsdicke (e₅) des Innenrohres (2) im axialen Bereich der zweiten Abschnitte (5).
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (e₄) des Wellrohres (1) im axialen Bereich der ersten Abschnitte (4) 90% der Summe der Wandungsdicke (e₆) der zweiten Abschnitte (5) und der Wandungsdicke (e₅) des Innenrohres (2) im axialen Bereich der zweiten Abschnitte (5) beträgt.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite eines Wellenberges, der aus einem zweiten Abschnitt (5) und zwei angrenzenden Flanken (6) besteht, etwa 1/10 des Außendurchmessers des Wellrohres beträgt.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite eines Wellenberges, der aus einem zweiten Abschnitt (5) und zwei angrenzenden Flanken (6) besteht, zwischen 1/12 und 1/8 des Außendurchmessers des Wellrohres beträgt.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zweier benachbarter Wellenberge, die jeweils aus einem zweiten Abschnitt (5) und zwei angrenzenden Flanken (6) bestehen, etwa das Zweifache beträgt gegenüber der Höhe des Wellenberges.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zweier benachbarter Wellenberge, die jeweils aus einem zweiten Abschnitt (5) und zwei angrenzenden Flanken (6) bestehen, etwa das 1,5 bis 2,5 fache beträgt gegenüber der Höhe des Wellenberges.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (6) radial nach außen dünner werden.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (6) radial nach außen um mindestens 20–30% dünner werden in Bezug auf die Flankenwandung, die am ersten Abschnitt (4) angrenzt, bis zur Flankenwandung, die am zweiten Abschnitt (5) angrenzt.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (6) gegenüber einer Ebene, die senkrecht zur Achse des Wellrohres steht, um einen Winkel (W) geneigt sind.
Wellrohr (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellrohr (1) aus hochdichtem Polyethylen oder aus Polypropylen hergestellt ist.