DE1040858B

DE1040858B - Verbindung zwischen zwei Rohrleitungselementen aus elastisch noch verformbarem Kunststoff

Info

Publication number: DE1040858B
Application number: DEC12108A
Authority: DE
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1954-11-25
Filing date: 1955-11-15
Publication date: 1958-10-09
Also published as: FR1115103A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen zwei mit einem Einsteckende und einem eine innere, ringförmige Querschulter aufweisenden Muffenende versehenen Rohrleitungseiementen aus elastisch noch verformbarem Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, wie Polyvinylchlorid.

Es ist bereits bekannt, solche Rohrleitungselemente miteinander dadurch zu verbinden, daß das Ende eines Rohres in der Wärme zu einer Art Muffe verformt wird und in diese das glatte, nicht verformte Ende eines damit zu verbindenden Rohres oder dergleichen Elementes eingeführt wird.

Bei dieser bekannten Arbeitsweise ist in nachteiliger Weise eine Erwärmung des Kunststoffes zum Zwecke seiner Erweichung erforderlich, die, wenn sie in der auf der Baustelle üblichen Weise mittels einer Lötlampe erfolgt, Unregelmäßigkeiten ergeben kann und mit der Gefahr verbunden ist, daß der Kunststoff bis auf eine oberhalb seiner Zersetzungstemperatur liegende Temperatur erhitzt wird.

Ferner ergibt sich hierbei als Folge der Verformung eine Vergrößerung des Durchmessers der Muffe und demzufolge eine Verringerung ihrer Wandstärke, verbunden mit einer entsprechenden Schwächung des mechanischen Widerstandes der Verbindung im Bereich der Zone, in welcher diese Änderung des Durchmessers erfolgt.

Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und eine haltbare Verbindung der beiden Rohrenden zu schaffen, die jedoch so einfach herzustellen ist, daß sie von jedem ungelernten Arbeiter auf der Baustelle selbst sicher durchgeführt werden kann.

Das wesentliche Merkmal der neuen Verbindung ist darin zu sehen, daß das Muffenende von der Querschulter aus in einen, einen gegenüber dem Außendurchmesser des Einsteckendes in freiem Zustand etwas kleineren Durchmesser aufweisenden zylindrischen Teil übergeht, auf den ein sich mit einer unter 10% liegenden Konizität erweiternder, kegelstumpfförmiger Bereich folgt» dessen große Grundfläche einen gegenüber dem Außendurchmesser größeren Durchmesser aufweist und das Einsteckende mittels einer dünnen Schicht eines Klebstoffes und dem durch die verschiedenen Durchmesser bedingten Zwang unter Anlage an die Querschulter in dem Muffenende festgelegt ist.

Der neue Vorschlag stellt somit eine Kombination von vier Einzelmerkmalen dar, die jedoch jedes für sich in diesem Anwendungsbereich neu sind.
Durch die Kombination dieser vier Merkmale:

1. ein zylindrisch und kegelstumpfförmig ausgebildetes Muffenende,

2. ein eine unter 10% liegende Konizität aufweisender kegelförmiger Bereich,

Verbindung

zwischen zwei Rohrleitungs elementen

aus elastisch, noch, verformbarem

Kunststoff

Anmelder:

Compagnie de Pont-a-Mousson,
Nancy, Meurthe-et-Moselle (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzler,
Patentanwälte, Heime (Westf.), Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 25. November 1954

3. ein im freien Zustand gegenüber dem inneren Durchmesser des zylindrischen Bereiches des Muffenendes größerer äußerer Durchmesser des Einsteckendes und schließlich

4. das Verkleben mittels eines dünnen Klebstofffilmes, wird eine haltbare Verbindung der beiden Rohrenden erzielt.

Auf Grund des zylindrisch und kegelstumpfförmig ausgebildeten Muffenendes kann das Einsteckende leicht in dieses eingeführt werden, obgleich der Außendurchmesser des Einsteckendes etwas größer als der Innendurchmesser des Muffenendes ist. Durch das zweite Merkmal des Hauptanspruchs — der kegelstumpfförmige Bereich des Muffenendes weist eine unter 10% liegende Konizität auf — wird eine progressive Einzwängung des Eins teckens in dem Muffenende erzielt, wobei ein Wiederherausspringen des Einsteckendes aus dem Muffenende durch einen zu starken Anstieg des elastischen Muffenendes verhindert ist.. Die erfindungsgemäße Wahl der verschiedenen Durchmesser — der äußere Durchmesser des Einsteckendes in freiem Zustand ist größer als der innere Durchmesser des zylindrischen Bereichs des Muffenendes — bedingt eine feste Verspannung des Einsteckendes in dem Muffenende, wobei durch das vierte Einzelmerkmal des Anspruchs, die Verklebung mit einem dünnen Klebstoffilm, diese Verbindung dauerhaft ausgebildet ist. Der leicht abgeschrägte Teil des

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Muffenendes wird durch den Klebstoff vollkommen verschlossen, so daß keinerlei bevorzugte Angriffspunkte für eine zwischen Muffen- und Einsteckende angreifende Kraft entstehen.

Die auf diese Weise geschaffene Verbindungsstelle weist selbst gegenüber dem eigentlichen Rohr eine höhere Zugwiderstandsfähigkeit auf, so daß mit solchen Verbindungsstellen ausgerüstete Rohre selbst den stärksten Anforderungen gerecht werden.

Dieser erfindungsgemäßen Maßnahme nahekommende Vorschläge beziehen sich alle auf Metallrohre und sind nicht mit der Erfindung vergleichbar, da entsprechend der Durchmesserwahl zwischen Einsteckende und Muffenende sich, um das Einzwängen der Rohrenden ohne Beschädigen eines Rohrteiles durchführen zu können, die beiden Rohrstellen elastisch verformen lassen müssen, was jedoch bei den bisher bekannten Verbindungen für Metallrohre nicht der Fall ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer Rohrleitung, deren Rohrelemente miteinander durch eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Verbindungen aneinander angeschlossen sind.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert werden, die beispielsweise Aüsführungsformen der neuen Verbindung veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 die Teile einer ersten Ausführungsform der Verbindung vor ihrer Miteinandervereinigung, und zwar die Einsteckenden von zwei Rohrleitungselementen, die durch eine Zwischenmuffe miteinander vereinigt werden, die eine doppelte Verbindung bildet, so daß nach der Vereinigung der Teile eine aus zwei einfachen Verbindungen gemäß der Erfindung bestehende Verbindung entsteht;

Fig. 2 zeigt ebenfalls im axialen Schnitt die fertige Verbindung gemäß Fig. 1 in etwas größerem Maßstabe;

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Verbindung, bei welcher das Element, an dem die Muffe gebildet ist, selbst ein Rohrabschnitt ist.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung zur Verbindung von zwei zylindrischen Rohren A und B angewendet, die demzufolge zwei zylindrische Einsteckenden 1 aufweisen. Diese beiden Rohrabschnitte werden durch die Verbindungsmuffe C so miteinander verbunden, daß nach der Vereinigung der Teile miteinander (Fig. 2) auf beiden Seiten einer mittleren Querebene X-X zwei einfache Verbindungen J¹ und J² gemäß der Erfindung gebildet sind.

Die drei Körper^, B und C bestehen aus starrem Kunststoff, z. B. Polyvinylchlorid. Die Außendurchmesser d¹ und die radiale Wandstärke α der beiden Rohrabschnitte A und B sind gleich.

Die Muffe C weist in zu der Ouerebene X-X symmetrischer Lage einen inneren Ringvorsprung 3 auf, auf dessen beiden Seiten zwei Muffen gebildet sind, deren jede das Einsteckende 1 eines der Rohre A und B aufnimmt. Diese beiden Muffen sind von gleicher Gestalt. Sie stellen Rotationsflächen gegenüber der Längsachse Y-Y der Verbindung (Fig. 1) und der Gesamtheit (Fig. 2) dar.

Jede dieser Muffen weist, von dem durch die Querfläche 3 gebildeten Boden, der durch den mittleren Ringansatz 2 gebildet ist, ausgehend, einen zylindrischen Teil 4 und einen auf diesen folgenden kegelstumpfförmigen Teil 5 auf, der sicli bis zum Ende der Muffe erweitert und dort in einer Abschrägung 6 endet.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser d² des zylindrischen Teils 4 etwas kleiner als der Außendurchmesser d¹ der Rohre. A und B.

Die kleine Grundfläche des kegelstumpfförmigen Teils 5 hat den Durchmesser d². Der Durchmesser cß seiner großen Grundfläche ist größer als der Außendurchmesser d¹ der Rohre.
Vorzugsweise

ist der Durchmesser d^s des zylindrischen Teils 4 der Muffe um ein Maß in der Größenordnung von 0,5 bis 1,5% kleiner als der Durchmesser d¹ der Rohre,

der Durchmesser d* der Innenfläche des Ringvorsprungs 2 wenigstens gleich dem Innendurchmesser d⁵ der Rohre,

beträgt die Konizität des kegelstumpfförmigen so Teils 5 der Muffe etwa 5 bis 6%,

liegt die gesamte axiale Länge L der Muffe zwischen der Hälfte und Dreiviertel des Außendurchmessers d¹ der Rohre und

liegt die axiale Länge des zylindrischen Teil 4 der Muffe zwischen 0,5 L und 0,6 L.

Vor dem Zusammenbau wird die Außenfläche jedes Einsteckendes 1 auf einem gewissen Längenbereich, der zwischen den Längen 1 und L liegt, von seiner Endkante 7 beginnend, mit einer Schicht 8 aus einem Klebmittel, das vorzugsweise die gleiche grundsätzliche Zusammensetzung besitzt wie der Kunststoff, aus dem die Rohre und die Verbindung bestehen, z. B. einer Lösung von Polyvinylchlorid in einem flüchtigen Lösungsmittel, wie Methylchlorid, überzogen.
Nachdem jedes Rohrende mit diesem Klebmittelüberzug versehen worden ist, wird es in den zugeordneten Muffenteil eingeführt. Beim Eindringen des Einsteckendes in den kegelstumpfförmigen Teil 5 wird dieses leicht eingezwängt bzw. in seiner Umfangsrichtung zusammengedrückt, woraus sich gleichzeitig eine geringfügige Verlängerung ergibt. Wegen der nur kleinen Neigung der Kegelstumpffläche 5 und der verhältnismäßig leichten Verformbarkeit des Kunststoffs erfordert diese Verformung beim Einführen des Ein-⁴S steckendes keinen hohen Energieaufwand. Dieser wird noch dadurch verringert, daß bei diesem Vorgang die Lösung 8 gewissermaßen die Rolle eines Schmiermittels spielt.

Wenn das Einsteckende darauffolgend schließlich in den zylindrischen Teil 4 eintritt, wird es in radialer Richtung auf die Innenfläche dieses Teils aufgedrückt.

Nunmehr wird das Ende weiter eingedrückt, bis

seine Endkante auf den Ringansatz 2 auftrifft. Dann braucht lediglich das Trocknen der Lösung 7 abgewartet zu werden. Der aus dieser nach ihrem Trocknen verbleibende Film 8 α sichert die feste Miteinanderverbindung der beiden Elemente A, C und C, B, die die beiden Verbindungen 7¹ und /² bilden.

Die Festigkeit der Verbindung ist um so größer, je stärker die beiden Verbindungsflächen, nämlich die Außenfläche des Einsteckendes und die Innenfläche des Teils 4 des Muffenkörpers, aufeinander aufgepreßt werden.

Das in der Lösung 8 enthaltene Lösungsmittel wirkt losend auf das Material dieser Flächen, so daß nach der Verdampfung des Lösungsmittels sich beim radialen Zusammenpressen dieser Teile eine regelrechte Verschweißung derselben unter Druck ergibt.

Die Berührungsfläche zwischen der Außenfläche jedes Rohres und der Innenfläche der Muffe ist über

den zylindrischen Teil 4 der Muffe hinaus in einen gewissen Bereich des kegelstumpfförmigen Teils 5 hinaus, nämlich bis zu dem Umfangsbereich 9 verlängert, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser d¹ des Rohres entspricht.

Im Zeitpunkt der Einführung des Rohrendes in den Muffenkörper ist längs des Rohres eine kleine Menge der Lösung 8 zurückgeflossen. Der aus dieser nach dem Verdampfen des Lösungsmittels verbleibende Feststoff füllt auch an der mit d bezeichneten Stelle, wo der Innendurchmesser der Muffe größer ist als der Außendurchmesser des Rohres, den Zwischenraum zwischen dem Rohr und dem Teil des Bereichs 5 der Muffe mehr oder weniger aus.

Wie gefunden wurde, können in die in dieser Weise ausgebildeten beiden Verbindungen J¹ und /², trotzdem sie in so außerordentlich schneller und einfacher Weise hergestellt worden sind, ohne Leckverluste und ohne die Gefahr einer Trennung voneinander außerordentlich hohe Drücke aushalten.

Wegen der begrenzten mechanischen Festigkeitswerte der Kunststoffe, insbesondere bei niedriger Temperatur, muß jedoch für jedes einem radialen Druck ausgesetzte Einsteckende darauf geachtet werden, daß die bei dem axialen Einstecken der Rohrenden erfolgende Umfangsvergrößerung der Muffe gering bleibt und daß insbesondere der einheitliche Wert des radialen Druckes, dem jedes Einsteckende ausgesetzt ist, immer erheblich höher bleibt als der im umgekehrten Sinne wirkende Druck. Mit anderen Worten kommt es darauf an, daß die Muffe gewissermaßen eine Zwinge für das Einsteckende bildet. Dieses Ergebnis wird dadurch erreicht, daß die radiale Wandstärke b der Muffe so bemessen wird, daß sie vorzugsweise zwischen dem Eineinhalbfachen und dem Doppelten der radialen Wandstärke α der Rohre liegt.

Nachstehend werden zwei Anwendungsbeispiele für die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Doppel verbindung gegeben:

Beispiel I

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In diesem Falle wurde die Erfindung auf Röhret und B mit einem Außendurchmesser d¹ in der Größenordnung von 25 mm angewendet. Dieser Durchmesser ist um einen Wert in der Größenordnung von 0,6% von d¹ größer als der Durchmesser d₂ des zylindrischen Teils 4 der Muffe. Die Konizität des kegelstumpfförmigen Teils 5 betrug 6%.

Das Einführen des Rohres in die Muffe könnte unter diesen Voraussetzungen ohne übermäßigen Kraftaufwand von Hand erfolgen. Nach Trocknen der Lösung wurde die Verbindung hydraulisch abgedrückt. Hierbei ergab sich eine vollkommene Dichtigkeit. Der Druck konnte bis zum Platzen des einen der beiden Rohre außerhalb der Verbindungsstelle gesteigert werden, ohne daß vorher an den Verbindungen Leckverluste auftraten oder eine Trennung der Teile voneinander erfolgte.

Beispiel II

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In diesem Falle wurde die Erfindung auf Rohre mit einem Durchmesser von 50 mm angewendet. Die Konizität der Fläche 5 wurde geringer, auf nur etwa 5 % bemessen und der Außendurchmesser des Rohres um einen Wert in der Größenordnung von 1,3% des Außendurchmessers größer als der Durchmesser d² des zylindrischen Teils gewählt. Die Verbindung der Teile zeigte auch hierbei eine vollkommene Dichtigkeit, und bei der Abdrückprobe konnte der Druck bis zum Zerspringen eines der Rohre außerhalb der Verbindungsstelle gesteigert werden, ohne daß sich in deren Bereich Leckverluste oder ein Lösen der Teile voneinander ergab.

Obwohl die in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Ausführungsform der Erfindung besonders vorteilhaft ist, weil sie es ermöglicht, mittels eines einzigen muffenartigen Körpers C durch Ziehen oder Strangpressen hergestellte glatte Rohre miteinander zu verbinden, kann die Erfindung auch auf den Fall angewendet werden, daß eins der miteinander zu verbindenden Rohre unmittelbar ein Muffenende aufweist. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Anwendungsmöglichkeit des Grundgedankens der Erfindung.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine unmittelbare Verbindung /^s zwischen den beiden Rohren A¹ und B¹, wobei die einzige in diesem Falle vorhandene Muffe mit Schulterabsatz 3, zylindrischem Teil 4, kegelstumpfförmigem Teil 5 und Abschrägung 6 unmittelbar an das Ende 11 des Rohres B¹ angeformt ist und z. B. bei der Herstellung des Rohres B¹ durch Stauchen des die Presse verlassenden Rohres zu einem Zeitpunkt, in welchem der thermoplastische Kunststoff noch verformbar ist, gebildet wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie kann insbesondere auf alle Arten von bekannten Verbindungen, auf Krümmer, Kniee, T-Stücke usw. angewendet werden. ImFaIIe des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels können die Durchmesser der beiden miteinander verbundenen Rohrabschnitte A und B gegebenenfalls auch voneinander verschieden sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Verbindung zwischen zwei mit einem Einsteckende und einem eine innere, ringförmige Querschulter aufweisenden Muffenende versehenen Rohrleitungs elementen aus elastisch noch verformbarem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Muffenende (4, 5) von der Querschulter (3) aus in einen, einen gegenüber dem Außendurchmesser (d¹) des Einsteckendes (1) in freiem Zustand etwas kleineren Durchmesser (d^z) aufweisenden zylindrischen Teil (4) übergeht, auf den ein sich mit einer unter 10% liegenden Konizität erweiternder, kegelstumpfförmiger Bereich (5) folgt, dessen große Grundfläche einen gegenüber dem Außendurchmesser (d¹) größeren Durchmesser (d³) aufweist und das Einsteckende (1) mittels einer dünnen Schicht eines Klebstoffes und dem durch die verschiedenen Durchmesser bedingten Zwang unter Anlage an die Querschulter (3) in dem Muffenende festgelegt ist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebmittel (8) aus einer Lösung eines mit dem Werkstoff, aus dem die beiden miteinander zu verbindenden Rohrelemente (A, C, B, A¹, B^) bestehen, identischen Stoffes besteht.

3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d¹) des zylindrischen Teils (4) der Muffe um einen Wert in der Größenordnung von 0,5 bis 1,5% kleiner ist als der Außendurchmesser (ü!²) des Einsteckendes (1).

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) des Muffenteils zwischen der Hälfte und Dreiviertel des Außendurchmessers (d¹) des Einsteckendes beträgt.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (1) des zylindrischen Teils (4) der Muffe zwischen dem 0.5- und 0,6fachen der Gesamtlänge (L) der Muffe liegt.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Wandstärke (b) der Muffe an der Stelle des zylindrischen Teils (4) derselben zwischen dem Eineinhalbfachen und dem Doppelten der radialen Wand- ίο stärke (d) des Einsteckendes (1) liegt.

7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine (C) der beiden miteinander zu verbindenden Elemente aus einem Verbindungskörper mit zwei Muffenteilen besteht, in den die Einsteckenden zweier zu verbindender Rohrabschnitte (A und B) eingeführt werden können.

8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffenteil (4, 5) an dem Ende des einen (B¹) von zwei miteinander zu verbindenden Rohren (A¹, B^r) gebildet ist und derart die beiden Rohre unmittelbar miteinander verbunden sind,

9. Aus wenigstens zwei durch eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 miteinander verbundenen Rohrabschnitten bestehende Rohrleitung.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 801 888. 802 680. 323, 897 638, 925 743.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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