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Die
Erfindung betrifft eine zugfeste Rohrverbindung für aus Kunststoff
bestehende Rohrleitungen, mit einer Muffe, die eine sich zur Muffenmündung im
Wesentlichen konisch verjüngende
Innenumfangsnut aufweist und mit einem Sicherungsmittel zur Halterung
der in die Muffe eingeschobenen Rohrleitung, welches einen Tragring
mit einem gegenüber der
Rohrleitung geringfügig
größeren Durchmesser umfasst,
der wenigstens zwei sich axial in die Muffe erstreckende, in der
Innenkontur der Innenumfangsnut einliegende und elastisch radial
spreizbare Klemmelemente aufweist, deren radial nach innen gerichtete
Oberflächen
mit reibschlusserhöhenden
Mitteln versehen sind und die radial nach außen gerichteten Oberflächen der
Klemmelemente derart mit der konischen Innenumfangsnut zusammenwirken,
dass eine entgegen der Rohreinschubrichtung auf die Rohrverbindung
wirkende Zugspannung Klemmkräfte
zwischen Rohrleitung und Sicherungsmittel erhöht.
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Die
DE 198 51 162 A1 offenbart
eine Kunststoffmuffe zum Verbinden von Kunststoffrohren gleichen
oder annähernd
gleichen Durchmessers für druckführende Fluide,
wie Trink- oder Abwasser beschrieben. Sie ist zur druckdichten und
längskraftschlüssigen Aufnahme
des anzuschließenden Kunststoffrohres
mit einer Aufweitung und einem Dichtungs- sowie einem Klemmring
versehen, wobei zwischen der Aufweitung und dem Kunststoffrohr,
an dem die Muffe vorgesehen ist, ein Reduzierabschnitt vorhanden
ist und wobei die Muffe mit einem radiale Druckkräfte aufnehmenden
Armierungsteil versehen ist. Das Armierungsteil ist als integrales
Bauteil in den Kunststoff der Muffe eingebettet.
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Eine
weitere gattungsgemäße Rohrverbindung
ist beispielsweise aus
DE
198 13 762 C1 bekannt. Üblicherweise
ist das Sicherungsmittel in die Muffenmündung eingesetzt, so dass ein
Flansch des Tragringes an der Mündungsstirnfläche anliegt,
während
die Klemmelemente in der Innenumfangsnut einliegen und leicht radial
nach innen vorgespannt sind.
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Beim
Einschieben einer Rohrleitung in die Muffe werden die Klemmelemente
leicht gespreizt und liegen reibschlüssig an der Außenumfangsfläche des
Rohres an.
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Unter
entgegen der Rohreinschubrichtung wirkender Zugspannung gleitet
die Rohrleitung tendenziell in Richtung Muffenmündung, wobei das reibschlüssig an
der Außenumfangsfläche anliegende Sicherungsmittel
dieser Bewegung folgt. Dabei wirkt die konische Innenumfangsnut
auf die Klemmelemente und presst diese gegen die Außenmantelfläche der
Rohrleitung. Der Reibschluss zwischen der Außenmantelfläche der Rohrleitung und den
Klemmelementen erhöht
sich und ein Herausrutschen der Rohrleitung aus der Muffe wird verhindert.
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DE 198 13 762 C1 schlägt vor,
nach dem Einschieben der Rohrleitung das Sicherungsmittel vorzufixieren.
Hierzu wird zwischen dem Tragring und der Muffe ein Hebelwerkzeug
angesetzt, mittels dessen das Sicherungsmittel entgegen der Rohreinschubrichtung
bewegt wird. Auf diese Weise wird eine zugfeste Rohrverbindung hergestellt,
deren Haltekräfte
durch auf die Rohrleitung wirkende Zugkräfte weiter verstärkt werden.
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Diese
an sich vorteilhafte Montage wird hinsichtlich Ihrer Handhabung
jedoch als verbesserungswürdig
angesehen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine zugfeste Rohrverbindung mit vorgespannten
Klemmelementen eines Sicherungsmittels bereit zu stellen, bei welcher
die Vorfixierung erheblich vereinfacht ist.
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Die
Aufgabe wird von einer zugfesten Rohrverbindung mit den Merkmalen
des Anspruches 1, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst, wonach
die Muffe wenigstens ein entgegen der Rohreinschubrichtung auf das
Sicherungsmittel wirkendes Federelement aufweist, welches im Zusammenwirken
mit der sich konisch verjüngenden
Innenumfangsnut die Klemmelemente des Sicherungsmittels unter erhöhte Vorspannung
setzt.
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Gegenüber dem
genannten Stand der Technik entfällt
die nach dem Einschieben der Rohrleitung notwendige Vorfixierung
mittels Hebelwerkzeug. Die zur Herstellung der zugfesten Rohrverbindung
notwendige Vorspannung der Klemmelemente gegen die Außenmantelfläche der
Rohrleitung erfolgt mittels des Federelementes in Zusammenwirken
mit der konisch ausgebildeten Innenumfangsnut. Das Federelement
zieht das Sicherungsmittel tendenziell aus der Muffe heraus, wobei
die konische Umfangskontaktfläche
der Innenumfangsnut die Klemmelemente des Sicherungsmittels gegen
die Außenmantelfläche der Rohrleitung
presst. Auf diese Weise wird eine zugfeste Rohrverbindung hergestellt,
deren Haltekräfte durch
auf die Rohrleitung wirkende Zugkräfte weiter verstärkt werden.
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Um
die Konstruktion und Wartung der erfindungsgemäßen zugfesten Rohrverbindung
wesentlich zu vereinfachen, ist vorgesehen, dass das wenigstens
eine Federelement auf den Tragring wirkt, im Bereich der Muffenmündung angeordnet
und mittels Haltemitteln an der Muffe befestigt ist.
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Um
den Reibschluss zwischen den Klemmelementen des Sicherungsmittels
und der Außenmantelfläche der
Rohrleitung zu erhöhen,
ist vorgesehen, dass das Federelement entgegen der Rohreinschubrichtung
vorgespannt ist.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher das Federelement als die Muffenmündung umgebende
Tellerfeder ausgebildet ist. Neben dem vorteilhaften Verformungsverhalten
lässt sich
eine Tellerfeder im Zusammenhang mit einer zugfesten Rohrverbindung
sehr einfach handhaben.
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In
einer einfachsten Ausgestaltung einer konisch entgegen der Rohreinschubrichtung
vorgespannten Tellerfeder muss diese nur zwischen dem Tragring des
Sicherungsmittels und der Stirnfläche der Mündung anliegen.
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Weiterhin
kann die Tellerfeder als Tragring für das Sicherungsmittel dienen
und dabei einstückig mit
dem Sicherungsmittel ausgebildet sein. Demnach wäre die Tellerfeder Bestandteil
des Sicherungsmittels, so dass kein separates Bauteil notwendig
ist.
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Wird
eine als separates Bauteil ausgeführte Tellerfeder erfindungsgemäß eingesetzt,
ist das Haltemittel als in die Stirnseite der Muffe eingearbeitete, die
Muffenmündung
umgebende Vertiefung mit einem Begrenzungsrand ausgebildet, der
eine radial nach innen gerichtete Nut zur Aufnahme der Tellerfeder
aufweist.
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Wenn
die Tellerfeder entgegen einstückig
mit den Klemmelementen ausgebildet ist, ist das Haltemittel bevorzugt
als auf der Muffe aufsitzender Überwurfring
ausgebildet, insbesondere wenn dieser axial beweglich auf der Muffe
gelagert ist, um eine zur Erhöhung
der Klemmkräfte
notwendige Bewegung des Sicherungsmittels entgegen der Rohreinschubrichtung
zu gewährleisten.
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Die
folgende Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele zeigt weitere
Vorteile der Erfindung auf. Es zeigt:
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1 eine
erste Ausführungsform
der Erfindung mit in einer Muffe angeordnetem Sicherungsmittel und
separat ausgebildeter Tellerfeder,
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2 eine
Darstellung gemäß 1 mit
in die Muffe eingeschobener Rohrleitung,
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3 eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung mit einer als Tragring ausgebildeten Tellerfeder für das Sicherungsmittel,
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4 die
Darstellung gemäß 3 mit
in die Muffe eingeschobener Rohrleitung,
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5 eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung mit einstückig
mit der Tellerfeder ausgebildetem Sicherungsmittel,
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6 eine
Darstellung gemäß 5 mit
eingeschobener Rohrleitung und
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7 eine
Darstellung gemäß 6 mit
unter Zugspannung stehender Rohrleitung.
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Eine
zugfeste Rohrverbindung ist im Folgenden insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.
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Die
zugfeste Rohrverbindung 10 umfasst eine Muffe 11 mit
einer Muffenmündung 12 zum
Einschieben einer Rohrleitung 13. Die Muffe weist in Rohreinschubrichtung
E eine erste Innenumfangsnut 14 und eine zweite Innenumfangsnut 15 auf,
wobei die zweite Innenumfangsnut der Aufnahme eines Dichtringes 16 zur
Abdichtung der zugfesten Rohrverbindung 10 dient.
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Die
Umfangsnut 14 weist eine konisch, also durchmesserverjüngend, zur
Muffenmündung
hin zulaufende Umfangskontaktfläche 17 auf,
in welcher Klemmelemente 18 des innerhalb der Muffenmündung angeordneten
Sicherungsmittels 19 einliegen. Das Sicherungsmittel 19 ist
vorliegend als Ring mit einzelnen, voneinander unabhängigen Klemmelementen 18 ausgebildet.
Von der Vielzahl der in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten
Klemmelementen 18 ist der Übersichtlichkeit halber nur
eines dargestellt.
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Die
Klemmelemente 18 sind über
eine Gelenkzone 20 elastisch federnd mit einem Tragring 21 des
Sicherungsmittels 19 verbunden. Der Tragring selbst weist
an seiner den Klemmelementen 18 abgewandten Stirnfläche einen
Flansch 22 auf, mittels dessen er sich an einer Tellerfeder 23 abstützt. Die Tellerfeder 23 ist
vorliegend in einer Vertiefung 24 der Muffenstirnfläche und
dort in einer radial nach innen gerichteten Haltenut 25 eines
die Vertiefung 24 begrenzenden Randes 26 eingelegt
und entgegen der Rohreinschubrichtung E vorgespannt.
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Die
Klemmelemente 18 weisen eine radial nach innen gerichtete
Vorspannung auf.
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Zur
Herstellung einer zugfesten Rohrverbindung ist in 2 die
Rohrleitung 13 durch das ringförmige Sicherungsmittel 19 in
Rohreinschubrichtung E in die Muffe eingeschoben worden. Dabei gleitet die
Rohrleitung 13 durch den im Durchmesser bezüglich der
Rohrleitung 13 geringfügig
größeren Tragring 21 bis
in den Bereich der Klemmelemente 18.
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Die
radial nach innen gerichteten, vorgespannten Klemmelemente 18 werden
von der Rohrleitung 13 umfangserweiternd in die Innenumfangsnut 14 hinein
gespreizt und kommen zur Anlage an der konischen Umfangskontaktfläche 17.
Da ein weiteres Ausweichen der Klemmkörper 18 radial nach außen durch
die Umfangskontaktfläche 17 begrenzt ist,
erhöht
sich zunächst
der Reibschluss zwischen der Außenmantelfläche 27 der
Rohrleitung 13 und der mit Reibschluss erhöhenden Mitteln 28 versehenen
Innenfläche 29 der
Klemmkörper 18.
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Im
vorliegenden Falle handelt es sich bei den reibschlusserhöhenden Mitteln
um widerhakenartig entgegen der Rohreinschubrichtung E wirkende
Zähne 30,
welche Bestandteil eines formschlüssig in den Klemmkörper 18 eingelegten
Gripschuhs 31 sind.
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Alternativ
können
die reibschlusserhöhenden
Mittel 28 als einstückigstoffschlüssige Bestandteile
eines aus Kunststoff bestehenden Klemmelementes 18 ausgebildet
sein, weiterhin ist auch eine Korundbeschichtung der Innenfläche 29 der
Klemmelemente 18 denkbar.
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Die
Erhöhung
der Reibschlusskräfte
zwischen der Außenmantelfläche 17 und
den Zähnen 30 des
Gripschuhs 31 bewirken, dass das ringförmige Sicherungsmittel 19 der
Rohrleitung 13 in Rohreinschubrichtung E in die Muffe 11 hinein
entgegen der Federspannung der Tellerfeder 23 folgt.
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Die
Vorspannung der Tellerfeder 23 bewirkt dabei, dass die
dem Gripschuh 31 abgewandte Rückfläche 32 der Klemmelemente 18 während des Einschubvorganges
an der Umfangskontaktfläche 17 der
Innenumfangsnut 14 anliegt und das Sicherungsmittel 19 tendenziell
entgegen der Rohreinschubrichtung E, sich zwischen Außenmantelfläche 27 und Umfangskontaktfläche 17 verkeilend,
aus der Muffe 11 herausgezogen wird. Dabei werden die Klemmkörper 18 von
der Umfangskontaktfläche 17 reibschlusserhöhend gegen
die Mantelfläche 27 der Rohrleitung 13 gedrückt.
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Wird
die Rohrleitung 13 entgegen der Rohreinschubrichtung E
unter Zugspannung Z gesetzt, besteht bereits eine ausreichende,
radial nach innen wirkende Vorspannung der Klemmelemente 18,
so dass die Zähne 30 des
Gripschuhs 31 bereits nach einer geringfügigen Bewegung
der Rohrleitung 13 aus der Muffe 11 hinaus in
die Außenmantelfläche 27 der
Rohrleitung 13 eingreifen. Die aufgrund der Zugspannung
Z im Zusammenwirken mit der konischen Innenumfangsnut 14 und
den Klemmkörpern 18 auf die
Rohrleitung wirkenden Klemmkräfte,
halten die Rohrleitung 13 sicher in der Muffe 11.
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In
den 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform
der zugfesten Rohrverbindung 10 gemäß der Erfindung dargestellt.
Die oben gemachten Ausführungen
treffen im Wesentlichen auch auf dieses Ausführungsbeispiel zu. Im Unterschied
zur ersten Ausführungsform
umfasst das Sicherungs mittel 19 eine Vielzahl von umfänglich nebeneinander
angeordneten Sicherungskörpern 33,
von denen in den 3 und 4 nur eines
stellvertretend dargestellt ist.
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Jeder
Sicherungskörper 33 umfasst
ein Klemmelement 18, welches über eine Gelenkzone 20 mit
einem Tragelement 34 verbunden ist und an seiner dem Klemmkörper abgewandten
Seite eine Halterung 35 zur Befestigung an der Tellerfeder 23 aufweist.
In dieser Ausführungsform
bildet die Tellerfeder 23 den Tragring für das in
seiner Gesamtheit mit 19 bezeichnete, aus einzelnen Sicherungskörpern 33 bestehende
Sicherungsmittel.
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Zur
Herstellung der in der 4 dargestellten zugfesten Rohrverbindung 10 wird
auf die Beschreibung zu 2 verwiesen.
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Eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung ist in den 5 bis 7 dargestellt.
Auch auf diese Ausführungsform
liest sich die vorangegangene, grundsätzliche Beschreibung.
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In
Weiterbildung der in den 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsformen,
sind die Tellerfeder 23 und das Sicherungsmittel 19 einstückig ausgebildet.
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Ob,
wie in den 1 und 2, ein mit 21 bezeichneter
Tragring mehrere, voneinander getrennte Klemmelemente 18 aufweist
oder das Sicherungsmittel 19 aus einer Vielzahl von Sicherungskörpern 33 gebildet
wird, ist vorliegend unerheblich. Charakteristisch für diese
Ausführungsform
ist lediglich, dass die Tellerfeder 23 und der Tragring 21 bzw. die
Tellerfeder 23 und die Sicherungskörper 33 miteinander
einstückig
ausgebildet sind. Von daher ist vorliegend der die Klemmelemente 18 mit
der Tellerfeder 23 verbindendende Bereich des Sicherungsmittels 19 sowohl
mit der Bezugsziffer 21 wie auch mit der Bezugsziffer 33 versehen.
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In 6 ist
die zugfeste Rohrverbindung 10 nach Einschieben der Rohrleitung 13 durch
das Sicherungsmittel 19 in die Muffe 11 dargestellt.
Insoweit wird auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen.
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Die
dritte, in den 5 bis 7 dargestellte Ausführungsform
unterscheidet sich neben der einstückigen Ausbildung von Tellerfeder 23 und
Sicherungsmittel 19 im Wesentlichen in der Befestigung der
Tellerfeder 23 an der Muffe 11. Hierzu ist ein
axial in Rohreinschubrichtung E und Richtung der Zugspannung Z beweglich
gelagerter Überwurfring 36 vorgesehen.
Der Überwurfring 36 gewährleistet,
wie 7 zeigt, dass das Sicherungsmittel 19 innerhalb der
Innenumfangsnut 14 bis in seine in Richtung der Zugspannung
Z liegende Endlage verbracht werden kann.
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Bei
einer vergleichenden Betrachtung der 5 bis 6 fällt auf,
dass unter sehr hoher Zugspannung bei einer unbeweglichen Befestigung
der Tellerfeder 23 an der Muffe 11 die Tellerfeder 23 eine der
Bewegungsrichtung Z der Klemmelemente 18 entgegengesetzte
Kraft aufbaut und die Bewegung der Klemmkörper 18 innerhalb
der Innenumfangsnut behindert. Dies könnte im Zweifel dazu führen, dass über die
Klemmelemente 18 keine ausreichenden, die Rohrleitung 23 in
der Muffe haltenden Klemmkräfte
ausgeübt
werden können.
Diese Gefahr wird mittels der axialen beweglichen Festlegung der
Tellerfeder 23 an der Muffe 11 durch den Überwurfring 36 wirksam
vermieden, da die Maximalbewegung des Klemmkörpers 18 in Richtung
der Zugspannung Z gewährleistet
ist.
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Auch
zur Befestigung der Tellerfeder 23 an der Muffe 11 in
den 1 bis 4 kann – in nicht dargestellter Weise – ein Überwurfring
genutzt werden. Dieser ist jedoch axial unbeweglich auf der Muffe 11 gelagert
und hält
die Tellerfeder 23 zwischen sich und der Stirnseite der
Muffe 11.