DE102015122346A1

DE102015122346A1 - Schiebehülse, Schiebehülsenverbindung sowie Verfahren zur Herstellung einer Schiebehülsenverbindung

Info

Publication number: DE102015122346A1
Application number: DE102015122346.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schaaf; Hansi Homburg; Andreas Kirchberger; Oliver Vocks
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Industries SE and Co KG
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-06-22
Also published as: CA3009423A1; WO2017108173A1; CA3009423C

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schiebehülse (1) zum axialen Aufschieben auf ein aufgeweitetes Ende eines Vollkunststoffrohrs (4) oder eines Kunststoff-Verbundrohrs, in das ein mit umlaufenden Außenrippen (7, 7a, 7b, 7c) versehener Stützkörper (5) eines Verbindungselements (3) eingeschoben ist, wobei die Schiebehülse (1) aus einem elastisch verformbaren polymeren Material hergestellt ist, wobei die Innenoberfläche (2) der Schiebehülse (1) eine derartige Rauheit oder Unebenheit aufweist, dass die zum Aufpressen der Schiebehülse (1) auf das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs aufzuwendende Kraft gegenüber einer Schiebehülse mit glatter Innenoberfläche reduziert ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Schiebehülsenverbindung (3) zwischen einem Ende eines Vollkunststoffrohrs oder eines Kunststoff-Verbundrohrs (4) und einem Verbindungselement (5), die ein aufgeweitetes Ende eines Vollkunststoffrohrs (4) oder eines Kunststoff-Verbundrohrs; ein Verbindungselement (5) mit mindestens einem mit umlaufenden Außenrippen (7, 7a, 7b, 7c) versehenen Stützkörper (6, 6a), auf den in der fertigen Schiebehülsenverbindung (3) das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs aufgeschoben ist; und eine auf das aufgeweitete Ende axial aufgeschobene erfindungsgemäße Schiebehülse (1) umfasst. Letztlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung (3) zwischen einem Ende eines Vollkunststoffrohrs (4) oder eines Kunststoff-Verbundrohrs und einem Verbindungselement (5) mit mindestens einem mit umlaufenden Außenrippen (7, 7a, 7b, 7c) versehenen Stützkörper (6, 6a), das die Stufen des Aufweitens des Endes des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs; des Einführens des Stützkörpers (6, 6a) des Verbindungselements (5) in das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs; und des Aufpressen einer Schiebehülse (1) aus einem elastisch verformbaren polymeren Material in axialer Richtung auf das aufgeweitete Ende mit eingeführtem Stützkörper (6, 6a) umfasst, wobei die Innenoberfläche (2) der Schiebehülse (1) eine derartige Rauheit oder Unebenheit aufweist, dass die zum Aufpressen der Schiebehülse (1) auf das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs aufzuwendende Kraft gegenüber einer Schiebehülse mit glatter Innenoberfläche reduziert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiebehülse zum axialen Aufschieben auf ein aufgeweitetes Ende eines Vollkunststoffrohrs oder eines Kunststoff-Verbundrohrs, in das ein mit umlaufenden Außenrippen versehenen Stützkörper eines Verbindungselements eingeschoben ist, wobei die Schiebehülse aus einem elastisch verformbaren polymeren Material hergestellt ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Schiebehülsenverbindung zwischen einem Ende eines Vollkunststoffrohrs oder eines Kunststoff-Verbundrohrs und einem Verbindungselement, die eine erfindungsgemäße Schiebehülse umfasst sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schiebehülsenverbindung.
Derartige Rohrverbindungen sind im Stand der Technik bekannt. Neben mindestens einem Ende eines Vollkunststoffrohrs oder eines Kunststoff-Verbundrohrs umfasst eine derartige Rohrverbindung ein Verbindungselement mit mindestens einem Stützkörper, der wiederum einen mit umlaufenden Außenrippen versehenen Stützkörper aufweist, auf den das Rohrende aufgeschoben ist. Die Fixierung des Rohrendes an dem Verbindungselement erfolgt über eine über dem Rohrende angeordnete Fixierhülse, durch die das Rohrende an die Außenkontur des mit Umfangsrippen versehenen Stützkörpers gedrückt wird. Je nach Art der Aufbringung der verwendeten Fixierhülse unterscheidet man verschiedene Arten von Verbindungstechniken. Als Beispiele für derartige Verbindungstechniken seien Schrumpfhülsensysteme, bei denen eine Fixierhülse mit Formgedächtnis zusammen mit dem Rohrende aufgeweitet wird, dann der Stützkörper in das aufgeweitete Rohrende eingesteckt wird und die Schrumpfhülse durch ihr Zusammenschrumpfen aufgrund des Memory-Effekts das Rohrende an die Außenkontur des Stützkörpers presst, sowie Axialpresssysteme, bei denen der Stützkörper in ein aufgeweitetes Rohrende eingesteckt wird und anschließend eine außen am Rohrende anliegende Schiebehülse mit einem speziellen Schiebewerkzeug in axialer Richtung auf das Rohrende mit eingeschobenen Stützkörper des Verbindungselements aufgeschoben wird, genannt. Ein derartiges Axialpresssystem mit einer Schiebehülse ist beispielsweise in der DE 101 30 858 A1 beschrieben. Die darin beschriebene Schiebehülse ist aus einem elastisch verformbaren polymeren Material hergestellt. Um mit derartigen Axialpresssystemen eine verlässliche Dichtigkeit zu erzielen, ist ein relativ zum Außendurchmesser des aufgeweiteten Rohrendes geringerer Innendurchmesser der Schiebehülse erforderlich. Umso geringerer jedoch der Innendurchmesser der Schiebehülse relativ zum Außendurchmesser des aufgeweiteten Rohrendes ist, desto größer ist aber die zum axialen Aufschieben der Schiebehülse auf das aufgeweitete Rohrende mit eingeschobenem Stützkörper aufzubringende Kraft. Um diese aufzubringende Kraft zu verringern, wird in der Praxis auf die Innenoberfläche der Schiebehülse bei ihrer Herstellung ein Gleitlack aufgebracht. Dies führt zu einem erhöhten verfahrenstechnischen Aufwand bei der Herstellung der Schiebehülse. Darüber hinaus kann es insbesondere bei Einsatz eines Gleitlacks vor allem bei Temperaturwechselbeanspruchung zu einer Relativbewegung der Schiebehülse auf dem aufgeweiteten Rohrende kommen, was ggf. dazu führt, dass die Dichtheit der Rohrverbindung nicht mehr gewährleistet ist.
Damit liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Schiebehülse aus einem elastisch verformbaren polymeren Material, die die Nachteile des Stands der Technik überwindet. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Schiebehülse bei gegebenem Innendurchmesser bei der Erzeugung der Rohrverbindung mittels Axialpresstechnik mit einer geringeren Aufpresskraft auf das aufgeweitetete Rohrende mit eingesetztem Stützkörper aufgeschoben werden können. Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Schiebehülse insbesondere bei Temperaturwechselbeanspruchung zumindest eine verringerte Tendenz zu einer Relativbewegung der Schiebehülse auf dem aufgeweiteten Rohrende besitzen oder eine derartige Relativbewegung vollständig verhindern und einfach herzustellen sein.
Diese und andere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Schiebehülse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Schiebehülsenverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schiebehülse, der erfindungsgemäßen Schiebehülsenverbindung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den davon jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass eine höhere Rauheit oder Unebenheit an der Innenoberfläche der Schiebehülse gegenüber den bislang gemäß Stand der Technik glatten Innenoberflächen von Schiebehülsen für Axialpresssysteme zu einer Reduzierung der Kraft führt, die zum axialen Aufschieben der entsprechenden Schiebehülse auf das aufgeweitete Rohrende mit eingeschobenem Stützkörper aufgebracht werden muss. Gleichzeitig geht mit einer Innenoberfläche der Schiebehülse mit erhöhter Rauheit oder Unebenheit eine verringerte Tendenz zu einer Relativbewegung der Schiebehülse auf dem aufgeweiteten Rohrende insbesondere bei Temperaturwechselbeanspruchung einher. Alternativ dazu kann dieser Effekt des reduzierten Kraftaufwands beim axialen Aufschieben der Schiebehülse auch durch Unebenheiten an der Innenoberfläche erzeugt werden, die wiederum eine solche makroskopische Größe aufweisen, dass sie sich nicht mit den üblichen Messmethoden zur Bestimmung der Oberflächenrauheit ermitteln lassen. Diese werden hierin als „makroskopischen Unebenheiten“ bezeichnet.
Dementsprechend liegt die vorliegende Erfindung in der Bereitstellung einer Schiebehülse zum axialen Aufschieben auf ein aufgeweitetes Ende eines Vollkunststoffrohrs oder eines Kunststoff-Verbundrohrs, in das ein mit umlaufenden Außenrippen versehener Stützkörper eines Verbindungselements eingeschoben ist, wobei die Schiebehülse aus einem elastisch verformbaren polymeren Material hergestellt ist, wobei die Innenoberfläche der Schiebehülse eine derartige Rauheit oder Unebenheit aufweist, dass die zum Aufpressen der Schiebehülse auf das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs oder des Kunststoff-Verbundrohrs aufzuwendende Kraft gegenüber einer Schiebehülse mit glatter Innenoberfläche reduziert ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Schiebehülsenverbindung zwischen einem Ende eines Vollkunststoffrohrs oder eines Kunststoff-Verbundrohrs und einem Verbindungselement, die ein aufgeweitetes Ende eines Vollkunststoffrohrs oder eines Kunststoff-Verbundrohrs, ein Verbindungselement mit mindestens einem Stützkörper, der einen mit umlaufenden Außenrippen versehenen Stützkörper aufweist, auf den in der fertigen Schiebehülsenverbindung das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs oder des Kunststoff-Verbundrohrs aufgeschoben ist; und eine auf das aufgeweitete Ende axial aufgeschobene erfindungsgemäße Schiebehülse umfasst. Letztlich liegt die vorliegende Erfindung auch in einem Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Ende eines Vollkunststoffrohrs oder eines Kunststoff-Verbundrohrs und einem Verbindungselement mit mindestens einem Stützkörper mit umlaufenden Außenrippen, das die folgenden Stufen des Aufweitens des Endes des Vollkunststoffrohrs oder des Kunststoff-Verbundrohrs, Einführens des Stützkörpers des Stützkörpers des Verbindungselements in das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs oder des Kunststoff-Verbundrohrs, und Aufpressens einer Schiebehülse aus einem elastisch verformbaren polymeren Material in axialer Richtung auf das aufgeweitete Ende mit eingeführtem Stützkörper des Stützkörpers umfasst, wobei die Innenoberfläche der Schiebehülse eine derartige Rauheit aufweist, dass die zum Aufpressen der Schiebehülse auf das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs oder des Kunststoff-Verbundrohrs aufzuwendende Kraft gegenüber einer Schiebehülse mit glatter Innenoberfläche reduziert ist.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Schiebehülse ist es bevorzugt, wenn die Tiefe der Rauheit oder Unebenheit an der Innenoberfläche der Schiebehülse die Hälfte der mittleren Wandstärke der Schiebehülse nicht übersteigt. Wenn dies doch der Fall wäre, könnte es dazu kommen, dass durch die Schiebehülse kein ausreichender Druck auf das aufgeweiteten Rohrende mit dem darin eingesetzten Stützkörper des Verbindungselements ausgeübt wird, was zu einer weniger dichten Schiebehülsenverbindung führen könnte.
Ebenso kann es von Vorteil sein, wenn die Rauheit oder Unebenheit der Innenoberfläche der Schiebehülse durch eine Mehrzahl von makroskopischen Unebenheiten erzeugt ist, deren Tiefe die Hälfte der mittleren Wandstärke der Schiebehülse nicht übersteigt.
Darüber hinaus kann es sich als hilfreich erweisen, wenn die Rauheit oder Unebenheit der Innenoberfläche der Schiebehülse Riefen in Umfangsrichtung, in Längsrichtung, sich spiralförmig erstreckende Riefen und/oder eine Kombination der genannten Arten von Riefen aufweist. Derartige Ausgestaltungen der Innenoberfläche haben sich als besonders geeignet erwiesen und sind einfach herzustellen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Innenoberfläche der erfindungsgemäßen Schiebehülse sind eine unregelmäßige Oberfläche, beispielsweise erzeugt durch Füllstoffe mit entsprechendem Partikeldurchmessern, Rautenmuster, Negativformen einer Erodierstruktur und ähnliche. Diese Ausgestaltungen können bevorzugt dadurch erzeugt werden, dass die Beschaffenheit der Innenoberfläche der erfindungsgemäßen Schiebehülse im Verlauf einer Extrusion eines Rohres erzeugt worden ist, aus dem die Schiebehülse durch Ablängen des extrudierten Rohres erhalten worden ist. Alternativ dazu kann das entsprechende Rohr extrudiert, die Beschaffenheit der Innenoberfläche anschließend erzeugt werden, beispielsweise durch eine entsprechende Bürsten- und/oder Sandpapierbehandlung, und die erfindungsgemäße Schiebehülse durch Ablängen des Rohres erhalten werden. Letztlich können die Schiebehülsen auch aus dem extrudierten Rohr abgelängt werden und die Beschaffenheit der Innenoberfläche erst anschließend erzeugt werden. Auch Kaltumformungen wie Rändeln und Prägen, Heißprägen sowie Spritzgießen mit einem Formwerkzeug, das die gewünschten Innenoberfläche als Negativform aufweist, oder die nachträgliche Erzeugung der Innenoberfläche bei spritzgegossenen Hülsen, sind zur Erzeugung der Oberflächenrauigkeit der Innenoberfläche der Schiebehülse möglich.
Als bevorzugtes Material für die erfindungsgemäße Schiebehülse wird vernetztes Polyethylen (insbesondere PE-Xa, PE-Xb oder PE-Xc) vorteilhafterweise verwendet.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Schiebehülsenverbindung kann es von Vorteil sein, wenn die Schiebehülse das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs oder des Kunststoff-Verbundrohrs elastisch aufgeweitet umschließt. Auf diese Weise ist Dichtheit der erfindungsgemäßen Schiebehülsenverbindung weiter verbessert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kommen als bevorzugte Materialien für das Verbindungselement polymere Werkstoffe wie beispielsweise Polypropylen und glasfaserverstärktes Polypropylen, Polyamide und glasfaserverstärkte Polyamide, temperaturbeständige Thermoplaste wie Polyphenylsulfon (PPSU), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyethersulfon (PES), Polysulfon (PSU), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyestercarbonat (PESC) sowie Copolymere und Blends dieser Polymere, wobei diese Polymermaterialien auch faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt eingesetzt werden können, sowie metallische Werkstoffe wie beispielsweise Messing, insbesondere Ecobrass^®, Rotguss und Edelstahl zum Einsatz. Temperaturbeständige Thermoplaste wie insbesondere Polyphenylsulfon und Polyvinylidenfluorid sind zur Herstellung des erfindungsgemäß verwendeten Verbindungselements besonders bevorzugt. Der Begriff „temperaturbeständige Thermoplaste“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Wärmeformbeständigkeit und Thermostabilität dieser Werkstoffgruppe und bezeichnet thermoplastische Polymermaterialien mit einer Wärmeformbeständigkeit bei Temperaturen von mindestens 150°C. Die Obergrenze der Temperatur, bei der ein derartiger temperaturbeständiger Kunststoff einsetzbar ist, ist vom verwendeten Material abhängig, wobei die Einsetzbarkeit derartiger Polymermaterialien bei maximal 260°C endet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kommen vorzugsweise als Kunstoffrohre Vollkunststoffrohre, bevorzugt aus Polyethylen (PE, insbesondere PE 100 und PE-RT), vernetztem Polyethylen (PE-X, insbesondere PE-Xa, PE-Xb oder PE-Xc), Polypropylen (insbesondere statistischem Polypropylen PP-R) und Polybutylen (PB); sowie Kunststoff-Verbundrohre, bevorzugt mit Schichten aus Polyethylen (PE, insbesondere PE 100 und PE-RT), vernetztem Polyethylen (PE-X, insbesondere PE-Xa, PE-Xb oder PE-Xc), Polypropylen (insbesondere statistischem Polypropylen PP-R), und/oder Polybutylen (PB) zum Einsatz. Als Sauerstoffsperrschicht kann zusätzlich eine Schicht aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) vorhanden sein. Metall-Kunststoff-Verbundrohre (MKV-Rohre) umfassen gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt Schichten aus Polyethylen (PE, insbesondere PE 100 und PE-RT), vernetztem Polyethylen (PE-X, insbesondere PE-Xa, PE-Xb oder PE-Xc), Polypropylen (insbesondere statistischem Polypropylen PP-R) und/oder Polybutylen (PB) und mindestens eine Schicht aus Metallen, vorzugsweise Aluminium. Bei Kunststoff-Verbundrohren und MKV-Rohren können zwischen einzelnen Schichten Haftvermittlerschichten eingebracht sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung können alle Rohre einer Rohrverbindung identisch aufgebaut sein oder eines oder mehrere der Rohre können unterschiedliche Rohraufbauten aufweisen. Darüber hinaus können die Rohre gemäß der vorliegenden Erfindung auch faserverstärkt sein. Die Faserverstärkung der Leitungsrohre kann in einzelnen oder in allen Rohren, über die gesamte Rohrlänge oder auch nur in Abschnitten, vorhanden sein. Hinsichtlich des Kunststoffrohres oder des Metall-Kunststoff-Verbundrohres der erfindungsgemäßen Rohrverbindung ist es besonders bevorzugt, dass mindestens eine Schicht des jeweiligen Rohres vernetztes Polyethylen (insbesondere PE-Xa, PE-Xb oder PE-Xc) umfasst. Der Werkstoff vernetztes Polyethylen ist ein Werkstoff, der über ein Formgedächtnis bzw. einen sog. „Memory-Effekt“ verfügt. Dieser Memory-Effekt liegt darin, dass das vernetzte Polyethylen nach einer Veränderung seiner äußeren Geometrie versucht wieder in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Beim Aufweiten von Rohren führt dies dazu, dass ein PE-X-umfassendes Rohr nach dem Aufweiten wieder versucht, den Rohrinnendurchmesser vor dem Aufweiten zu erreichen. Da nach dem Aufweiten ein Stützkörper eines Anschlussabschnitts eines Verbindungselements in das aufgeweitete Rohrende eingesetzt wird, führt der Memory-Effekt beim Einsatz eines Rohres, das zumindest eine Schicht mit vernetztem Polyethylen umfasst, zu einer besonders hohen Dichtheit der erfindungsgemäßen Schiebehülsenverbindung.
Bei dem Verbindungselement der erfindungsgemäßen Schiebehülsenverbindung kann es sich um ein Gewindeformteil oder um ein gewindeloses Formteil, also um ein Verbindungselement, das kein Gewinde aufweist, handeln. Dies beinhaltet insbesondere Anschlussstücke, Anschlusswinkel, Mehrfachverteiler, T-Stücke, Wand-T-Stücke, Wandwinkel, Systemübergänge, Übergangsstücke, gewinkelte Übergangsstücke, die jeweils kein Gewinde aufweisen. Dementsprechend bezieht sich der Begriff „Gewindeformteil“ auf ein Verbindungselement, das mindestens ein Gewindeformteil besitzt. Dies beinhaltet insbesondere Anschlusstücke, Anschlusswinkel, Mehrfachverteiler, T-Stücke, Wand-T-Stücke, Wandwinkel, Systemübergänge, Übergangsstücke und gewinkelte Übergangsstücke, die jeweils mindestens ein Innen- und/oder Außengewinde aufweisen.
Die Schiebehülsenverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung wird insbesondere in Leitungs- und Anschlusssystemen in der Trinkwasserinstallation, in Sprinkleranlagen, in Heizkörperanbindungen, in Betonkerntemperierungen sowie in Flächenheizungs- und/oder Flächenkühlungssystemen eingesetzt.
Die in Bezug auf die erfindungsgemäße Schiebehülse als bevorzugt geltenden Merkmal gelten auch für die erfindungsgemäße Schiebehülsenverbindung und das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Im Folgenden soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform im Detail erläutert werden. Dabei zeigt
1 eine Längsschnittsdarstellung einer Schiebehülse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Längsschnittsdarstellung einer Schiebehülsenverbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei auf einen Stützkörper des Verbindungselements ein aufgeweitetes Ende eines Kunststoffrohr aufgeschoben und mit einer erfindungsgemäßen Schiebehülse fixiert ist; und
3 eine perspektivische Ansicht einer Schiebehülse gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist eine Längsschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebehülse 1 gezeigt. Die erfindungsgemäße Schiebehülse 1 ist aus vernetztem Polyethylen (PEXa). Die Innenoberfläche 2 ist unregelmäßig strukturiert und besitzt einen Mittenrauwert R_a von 5 µm. Wie hierin verwendet bedeutet der Begriff „Mittenrauwert“ oder „mittlere Rauheit“ (dargestellt durch das Symbol „R_a“) einer Oberfläche das arithmetische Mittel der betragsmäßigen Abweichungen aller Messpunkte auf der Oberfläche von der Mittellinie der Oberfläche. Die gemittelte Rautiefe R_z der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Schiebehülse 1 beträgt 40 µm. Wie hierin verwendet bedeutet der Begriff „gemittelte Rautiefe“ (dargestellt durch das Symbol „R_z“) einer Oberfläche die Rautiefe gemäß DIN EN ISO 4287/4288.
Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Schiebehülse 1 wurde hergestellt, indem ein entsprechendes Rohr aus vernetztem Polyethylen extrudiert wurde, das Rohr unter Erhalt von Stücken abgelängt wurde und die unregelmäßige Beschaffenheit der Innenoberfläche 2 eines Stücks unter Einsatz einer Behandlung mit einer Stahlbürste unter Erhalt der erfindungsgemäßen Schiebehülse 1 nachträglich erzeugt wurde.
In 2 ist eine Längsschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebehülsenverbindung 3 mit einer erfindungsgemäßen Schiebehülse 1 gezeigt. Die erfindungsgemäße Schiebehülsenverbindung 3 umfasst dabei ein aufgeweitetes Ende eines Kunststoffrohres 4 sowie ein Verbindungselement 5.
Bei dem Verbindungselement 5 handelt es sich um ein Verbindungsstück mit zwei Stützkörpern 6, 6a, wobei nur auf den Stützkörper 6 ein Ende eines Kunststoffrohres 3 aufgeschoben ist. Jeder der Stützkörper 6, 6a weist dabei vier umlaufende Außenrippen 7, 7a, 7b, 7c auf, wobei diese vier Umfangsrippen in axialer Richtung vom Ende des Verbindungselements 4 ausgehend so angeordnet sind, dass auf eine sägezahnförmigen Außenrippen 7c zwei aufeinanderfolgende Außenrippen 7b, 7a mit rechteckigem Querschnitt folgen und sich daran anschließend eine weitere Außenrippe 7 mit sägezahnförmigem Querschnitt anschließt. Darüber hinaus weist das Verbindungselement 5 für jeden Stützkörper 6, 6a einen umlaufenden Kragen 8, 8a auf, der den Stützkörper 6, 6a abschließt.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Verbindungselement 5 um ein Bauteil aus Polyphenylsulfon (PPSU). In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in der Rohrverbindung 3 auch Verbindungselemente 5 aus Polypropylen, glasfaserverstärktem Polypropylen, Polyamiden, glasfaserverstärkten Polyamiden, Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyethersulfon (PES), Polysulfon (PSU), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyestercarbonat (PESC) sowie Copolymere und Blends dieser Polymere, wobei die genannten Polymermaterialien auch faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt eingesetzt werden können, oder metallischen Werkstoffen wie Messing, insbesondere Ecobrass^®, Rotguss und Edelstahl zum Einsatz kommen.
Bei dem Rohr handelt es sich gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung um ein Vollkunststoffrohr aus vernetztem Polyethylen (PE-X). Alternativ dazu sind als Rohr in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch Vollkunststoffrohre aus anderen Materialien sowie Kunststoff-Verbundrohre und Metall-Kunststoff-Verbundrohre verwendbar. Bevorzugt ist die dem lichten Durchmesser des Rohrs zugewandte Schicht im Fall von Kunststoffverbundrohren und Metall-Kunststoff-Verbundrohren jedoch eine Schicht aus vernetztem Polyethylen (PE-X), insbesondere PE-Xa, PE-Xb oder PE-Xc.
An den zweiten Stützkörper 6a kann erfindungsgemäß ein weiteres Rohr an die erfindungsgemäße Schiebehülsenverbindung 3 angeschlossen werden. Das weitere Rohr kann dabei einen zum Rohr identischen Rohraufbau besitzen oder aber unterschiedlich zum Rohr des Stützkörpers 6 aufgebaut sein.
Die Fixierung des aufgeweiteten Endes des Rohrs 4 auf dem Stützkörper 6 wird durch die erfindungsgemäße Schiebehülse 1 bewirkt. In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Schiebehülse 1 eine Hülse aus vernetztem Polyethylen (insbesondere PE-Xa, PE-Xb oder PE-Xc), die eine Innenoberfläche 2 mit einer Kombination aus Längs- und Radialriefen besitzt, die zu einem Mittenrauwert R_a in einem Bereich 3,4 µm und einer gemittelte Rautiefen R_z in einem Bereich von 33 führt.
Zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Schiebehülsenverbindung 3 wird zunächst die erfindungsgemäße Schiebehülse 1 über das Ende des Kunststoffrohres 4 geschoben. Dann wird ein an sich Aufweitwerkzeug in das Ende des Kunststoffrohres 4 eingeführt und das Kunststoffrohr 4 an einem Ende mithilfe des Aufweitwerkzeugs aufgeweitet, ohne dabei die Schiebehülse 1 aufzuweiten. Daraufhin wird der Stützkörper 6 des Verbindungselements 5 in das aufgeweitete Ende des Kunststoffrohres 4 eingeführt, bis das Ende des Kunststoffrohres 4 am umlaufenden Kragen 8 des Verbindungselements 5 annähernd anliegt. Aufgrund des Memory-Effekts des Rohrmaterials zieht sich das aufgeweitete Ende des Kunststoffrohres 4 zusammen, wobei sich das Kunststoffmaterial des Kunststoffrohres 4 in die Außenkontur des Stützkörpers 6 des Verbindungselements 5 eindrückt. Abschließend wird die erfindungsgemäße Schiebehülse 1 durch ein geeignetes Schiebewerkzeug in axialer Richtung auf das Ende des Kunststoffrohres 4 mit eingeführtem Stützkörper 6 aufgeschoben, so dass das Ende des Kunststoffrohres 4 am Stützkörper 6 fixiert ist. Ggf. können nun in gleicher Weise weitere Kunststoffrohre 4 oder Metall-Kunststoff-Verbundrohre an weiteren Stützkörper 6a des Verbindungselements 5 angeschlossen werden.
In 3 ist eine Schiebehülse 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die erfindungsgemäße Schiebehülse 1 ist auch in dieser Ausführungsform aus vernetztem Polyethylen (PEXa) hergestellt. Die Innenoberfläche 2 der erfindungsgemäßen Schiebehülse 1 weist eine Mehrzahl an makroskopischen Riefen 9 auf, die sich in Längsrichtung der Schiebehülse 1 erstrecken. Alternativ oder zusätzlich dazu können sich die Riefen 9 auch in Umfangsrichtung der Schiebehülse 1 und/oder spiralförmig erstrecken. In der gezeigten Ausführungsform beträgt die Tiefe der Riefen 9 etwa 10 % der Wandstärke der Schiebehülse. In alternativen ausführungsformen kann die Tiefe der Riefen 9 auch geringer oder größer ausfallen. Sie darf erfindungsgemäß die Hälfte der mittleren Wandstärke der Schiebehülse 1 jedoch nicht übersteigen.
Die in 3 dargestellte erfindungsgemäße Schiebehülse 1 wurde hergestellt, indem ein Rohr mit entsprechenden Riefen 9 aus vernetztem Polyethylen extrudiert wurde und das Rohr unter Erhalt von erfindungsgemäßen Schiebehülsen 1 abgelängt wurde.
Messungen zur Aufpresskraft
Zur Messung der zum Aufschieben von Schiebehülsen aus vernetztem Polyethylen auf aufgeweitete Rohrenden mit eingeschobenem Stützkörper eines Verbindungselements erforderlichen Kräfte wurde ein extrudiertes Kunststoffrohr aus vernetztem Polyethylen mit einem Außendurchmesser von 38,8 mm in 34 mm lange Abschnitte geschnitten.
Die Abschnitte wurden einer Behandlung der Innenoberfläche mit einer Stahlbürste unterzogen, so dass die Innenoberflächen der resultierenden Schiebehülsen gemäß Vergleichsbeispielen und gemäß erfindungsgemäßen Beispielen die in Tab. 1 genannten Rauheitswerte aufwiesen. Die Rauheitswerte wurden mit Perthometer S2 mit PURV3-100, bezogen von Mahr GmbH, Göttingen, mit einem induktiven Freitastsystem mit wechselbaren Tasteinsätzen und einer 2µm-Tastspitze gemäß DIN EN ISO 4288 ermittelt.

Die Schiebehülsen gemäß Vergleichsbeispielen und gemäß erfindungsgemäßen Beispielen wurden auf die Enden eines Kunststoffrohrs aus vernetztem Polyethylen mit einem Außendurchmesser von 25,8 mm aufgeschoben. In die aufgeweiteten Enden wurden jeweils ein Stützkörper identischer Verbindungsstücke eingeschoben und die Schiebehülsen gemäß Vergleichsbeispielen und gemäß erfindungsgemäßen Beispielen wurden auf die aufgeweiteten Enden mit eingesetzten Stützkörpern mittels einer Zugprüfmaschine der Fa. Zwick aufgeschoben, wobei die beim Aufschieben aufgewandte Kraft mit einer Kraftmessdose gemessen wurde. Die erhaltenen Werte sind ebenfalls in Tab. 1 angegeben und stellen die Mittelwerte aus drei Messungen dar. Tabelle 1

	R_a [µm]	R_z [µm]	presskraft [kN] Auf
Vergleichsbeispiel 1	0,5	2,2	6,0
Vergleichsbeispiel 2	0,8	3,5	5,9
Beispiel 1	1,3	7	5,7
Beispiel 2	3,8	31	5,1
Beispiel 3	7,1	39	4,7

Die erhaltenen Messwerte ergeben eindeutig, dass die raueren Innenoberflächen der erfindungsgemäßen Schiebehülsen gemäß der Beispiele 1 bis 3 gegenüber den glatten Innenoberflächen der Schiebehülsen gemäß der Vergleichsbeispiele 1 und 2 zu reduzierten Aufschiebkräften führten.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die in den Figuren gezeigte und in den Beispielen beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt ist, sondern sich der Umfang der vorliegenden Erfindung aus den beiliegenden Ansprüchen ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10130858 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 4287/4288 [0021]
DIN EN ISO 4288 [0033]

Claims

Schiebehülse (1) zum axialen Aufschieben auf ein aufgeweitetes Ende eines Vollkunststoffrohrs (4) oder eines Kunststoff-Verbundrohrs, in das ein mit umlaufenden Außenrippen (7, 7a, 7b, 7c) versehener Stützkörper (5) eines Verbindungselements (3) eingeschoben ist, wobei die Schiebehülse (1) aus einem elastisch verformbaren polymeren Material hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche (2) der Schiebehülse (1) eine derartige Rauheit oder Unebenheit aufweist, dass die zum Aufpressen der Schiebehülse (1) auf das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs aufzuwendende Kraft gegenüber einer Schiebehülse mit glatter Innenoberfläche reduziert ist.
Schiebehülse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit oder Unebenheit der Innenoberfläche (2) der Schiebehülse (1) durch eine Mehrzahl von makroskopischen Unebenheiten (9) erzeugt ist, deren Tiefe die Hälfte der mittleren Wandstärke der Schiebehülse (1) nicht übersteigt.
Schiebehülse (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit oder Unebenheit der Innenoberfläche (2) der Schiebehülse (1) durch Riefen in Umfangsrichtung, in Längsrichtung, sich spiralförmig erstreckende Riefen und/oder eine Kombination der genannten Arten von Riefen aufweist.
Schiebehülse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffenheit der Innenoberfläche (2) der Schiebehülse (1) im Verlauf einer Extrusion eines Rohres erzeugt worden ist, aus dem die Schiebehülse (1) durch Ablängen des extrudierten Rohres erhalten worden ist.
Schiebehülse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffenheit der Innenoberfläche (2) der Schiebehülse (1) durch Rändeln, Prägen, Heißprägen, Spritzgießen mit einem Formwerkzeug, das die gewünschten Innenoberfläche als Negativform aufweist, oder durch eine Kombination der genannten Maßnahmen erhalten worden ist.
Schiebehülse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebehülse (1) aus vernetztem Polyethylen hergestellt ist.
Schiebehülsenverbindung (3) zwischen einem Ende eines Vollkunststoffrohrs oder eines Kunststoff-Verbundrohrs (4) und einem Verbindungselement (5), umfassend: ein aufgeweitetes Ende eines Vollkunststoffrohrs (4) oder eines Kunststoff-Verbundrohrs; ein Verbindungselement (5) mit mindestens einem mit umlaufenden Außenrippen (7, 7a, 7b, 7c) versehenen Stützkörper (6, 6a), auf den in der fertigen Schiebehülsenverbindung (3) das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs aufgeschoben ist; und eine auf das aufgeweitete Ende axial aufgeschobene Schiebehülse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Schiebehülsenverbindung (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebehülse (1) das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs elastisch aufgeweitet umschließt.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung (3) zwischen einem Ende eines Vollkunststoffrohrs (4) oder eines Kunststoff-Verbundrohrs und einem Verbindungselement (5) mit mindestens einem mit umlaufenden Außenrippen (7, 7a, 7b, 7c) versehenen Stützkörper (6, 6a), das die folgenden Stufen umfasst: Aufweiten des Endes des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs; Einführen des Stützkörpers (6, 6a) des Verbindungselements (5) in das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs; und Aufpressen einer Schiebehülse (1) aus einem elastisch verformbaren polymeren Material in axialer Richtung auf das aufgeweitete Ende mit eingeführtem Stützkörper (6, 6a), dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche (2) der Schiebehülse (1) eine derartige Rauheit oder Unebenheit aufweist, dass die zum Aufpressen der Schiebehülse (1) auf das aufgeweitete Ende des Vollkunststoffrohrs (4) oder des Kunststoff-Verbundrohrs aufzuwendende Kraft gegenüber einer Schiebehülse mit glatter Innenoberfläche reduziert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebehülse (1) aus vernetztem Polyethylen hergestellt ist.