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Beschränkt winkelbewegliche Muffenrohrverbindung Die Erfindung bezieht
sich auf eine beschränkt winkelbewegliche Muffenrohrverbindung insbesondere für
gußeiserne Wasser- und Gasleitungen, d. h. auf eine Verbindung zweier Rohre oder
eines Rohres mit einem Rohrformstück oder zweier Rohrformstücke, bei der das eine
Teil mit einer glockenartigen Erweiterung, der Muffe, das andere glatte Teil übergreift,
so daß eine Dichtungskammer entsteht, die einen z. B. aus Gummi bestehenden Dichtungsring
als Dichtelement aufnimmt. Die Elastizität des Dichtungsringes verleiht der Verbindung
eine beschränkte Winkelbeweglichkeit in dem Sinne, daß die Rohre auch in einem gewissen
Winkel zueinander verlaufen können, ohne daß die Dichtheit der Verbindung beeinträchtigt
wird. Der Muffenraum ist nach außen durch einen besonderen, starren, in der Regel
metallischen Ring abgeschlossen, der z. B. als Schraubring oder Flanschring ausgebildet
sein kann. Das Einsteckende ist über das hintere Ende der Dichtungskammer hinaus
in das Muffenende eingeschoben.
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Bei solchen Muffenrohrverbindungen kann man nach der Wirkungsweise
zwei Arten der Dichtung unterscheiden: die Stauchdichtung und die Quetschdichtung.
Von einer Stauchdichtung spricht man, wenn die Verformung des Querschnittes des
Dichtungsringes mit Hilfe einer axial beweglichen Druckfläche durch Stauchen des
Profils erfolgt. Der in der Dichtungskammer liegende, ihren Raum im wesentlichen
ausfüllende Dichtungsring wird dabei einem axial wirkenden Druck unterworfen, der
sich in je eine Druckkomponente radial nach innen und außen auf die beiden Rohrenden
verteilt. Zum Unterschied hiervon erfolgt bei der Quetschdichtung die Verformung
des Querschnittes des Dichtungsringes mittels des glatten Einsteckendes, wenn dieses
in das Muffenende des anderen Rohres eingeschoben wird und dabei den in den Querschnitt
des glatten Einsteckendes nach innen überstehenden Teil des Dichtungsringes radial
nach außen verdrängt. Mit diesem Vorgang ist ein Ausdehnen des Dichtungsringes in
der Bewegungsrichtung des glatten Einsteckendes verbunden.
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Die bisher bekanntgewordenen und angewendeten Muffenrohrverbindungen
sind derart ausgebildet, daß sie nur entweder als Stauchabdichtung oder als Quetschabdichtung
wirken. So weisen beschränkt winkelbewegliche Muffenrohrverbindungen eine in einer
geeignet angeordneten und gestalteten Dichtungskammer der Muffe liegende elastische
Stauchringdichtung und einen die Dichtungskammer nach außen abschließenden besonderen
starren Ring auf, der so bemessen ist, daß er mit seiner dem Dichtungsring zugewandten
Stirnseite zur Ausübung eines Axialdruckes entsprechend in die Dichtungskammer hineinbewegt
werden kann. Dabei ist das Einsteckende über das hintere Ende der Dichtungskammer
hinaus in das Muffenende eingeschoben. Als Quetschringdichtungen sind diese Ausführungen
nicht verwendbar, da eine Dichtwirkung nur durch den Stauchdruck des starren Ringes
auf den elastischen Dichtungsring erzielt wird.
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Eine Rohrverbindung der gleichen Gattung weist in einer nahe der Muffenöffnung
angeordneten, axial langgestreckten Dichtungskammer der Muffe eine elastische Quetschringdichtung
und einen die Dichtungskammer nach außen abschließenden, mit der Muffe einstückigen
Bund sowie eine ringnutenartige Erweiterung der Dichtungskammer auf der Seite der
Muffenöffnung vor dem Bund zur Aufnahme einer radial außen am Halteteil angeordneten
Halteleiste der Quetschringdichtung auf, wobei das Einsteckende über das hintere
Ende der Dichtungskammer hinaus in das Muffenende eingeschoben ist. Infolge der
einstückigen Ausbildung des die Dichtungskammer nach außen abschließenden Bundes
und der Muffe ist diese Verbindung nicht für Stauchringdichtungen geeignet.
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Eine weitere Muffenrohrverbindung ist mit einem in einer geeignet
angeordneten und gestalteten Dichtungskammer der Muffe liegenden elastischen, quetschringähnlichen
Vollprofildichtungsring mit Diagonaleinschnitt und einem die Dichtungskammer nach
außen abschließenden besonderen starren Ring versehen, der so bemessen ist, daß
er mit seiner dem Dichtungsring zugewandten Stirnseite als Anlage gegen Herausblasen
durch Leitungsdruck bis an den äußeren Rand der Dichtungskammer bewegt werden kann,
wobei das Einsteckende über das hintere Ende der Dichtungskammer hinaus in das Muffenende
eingeschoben ist. Der starre Ring kann nicht über
den äußeren Rand
in die Dichtungskammer hineinbewegt werden. Eine Stauchabdichtung ist deshalb auf
diese Weise nicht möglich.
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Ein älterer Vorschlag bezieht sich gleichfalls auf eine beschränkt
winkelbewegliche Muffenrohrverbindung, insbesondere für gußeiserne Wasser-und Gasleitungen
mit einem Schraubring aus starrem Werkstoff, der mit einem elastischen Dichtungsring
zusammenarbeitet, und geht dahin, daß der starre Schraubring mit dem Dichtungsring
fest verbunden ist und der letztere mit Hilfe nach innen ragender Erhöhungen als
Quetschringdichtung arbeitet. Infolge der festen Verbindung der beiden Ringe kann
der starre Ring keinen Stauchdruck auf den elastischen Ring ausüben.
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Sowohl die Quetschdichtung wie auch die Stauchdichtung weist spezifische
Vor- und Nachteile auf, die also jeweils nur der einen, nicht aber auch der anderen
Dichtungsart eigen sind. So kann beispielsweise jede Stauchdichtung durch Metallkanten,
Kunststoffauflagen u. dgl. weitgehend dem Korrosionsverhalten des Durchflußmediums
angepaßt werden. Diesen Vorteil vermag eine Quetschdichtung gleichwertig nicht zu
bieten. Andererseits z. B. überbrückt eine richtig gestaltete Quetschdichtung ohne
jedwede zusätzlichen Verbindungselemente ein wesentlich weiteres Toleranzfeld für
den Außendurchmesser des einzuschiebenden Rohres als eine vergleichbare Stauchdichtung.
Dieser Umstand ermöglicht bei der Herstellung der Rohre in Metallformen, z.
B. im Schleudergießverfahren, eine weitergehende Kokillenausnutzung und senkt
damit die Fertigungskosten. Außerdem bedingen Quetschdichtungen geringere Verlegekosten.
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In der Praxis ist bisher jeder Dichtungsform in ihren Abarten eine
eigens auf sie zugeschnittene Rohrverbindung zugeordnet. Um die Vorteile der jeweils
günstigeren Dichtungsart nutzen zu können, müssen demnach zur Zeit mindestens zwei
verschiedene Rohr- und Formstücktypen nicht nur gefertigt, sondern auch gelagert
werden und ein entsprechend erweiterter Modell-, Werkzeug- und Vorrichtungspark
bereitstehen. Darin ist ein wirtschaftlich stark belastender Mangel zu sehen.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und besteht darin, daß zur
wahlweisen Verwendung eines Quetschringes oder eines Stauchringes als Dichtungsring
unter Beibehaltung der sonstigen Verbindungsteile die Dichtkammer für beide Dichtungsarten
geeignet angeordnet und gestaltet ist sowie der die Dichtungskammer nach außen abschließende
Ring so bemessen ist, daß er mit seiner dem Dichtungsring zugewandten Stirnseite
bei Quetschringdichtungen als Anlage gegen Herausblasen durch Leitungsdruck bis
an den äußeren Rand der Dichtungskammer, bei Stauchringdichtungen zur Ausübung eines
Axialdruckes entsprechend tief in die Dichtungskammer hineinbewegt werden kann.
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Ein Vorschlag der Erfindung geht weiter dahin, daß zur Aufnahme einer
radial außen am Halteteil angeordneten Halteleiste einer an sich bekannten Quetschringdichtung
die Dichtungskammer zur Muffenöffnung hin eine ringnutenartige Erweiterung aufweist.
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Bei Muffenrohrverbindungen, bei denen der die Dichtungskammer nach
außen abschließende Ring als flanschartiger Ring vor die Stirnfläche der Muffe gesetzt
und mit dieser über Schrauben verbunden ist, besteht eine weitere Ausgestaltung
nach der Erfindung darin, daß der Flanschring an seinen dem Dichtungsring gegenüberliegenden
Stirnflächenbereichen beiderseits derart verschieden abgesetzt ausgebildet ist,
daß bei Verwendung eines Quetschringes die eine Stirnfläche mit einem Rücksprung
zur Bildung der ringnutenartigen Erweiterung der Dichtungskammer dient, während
bei Verwendung eines Stauchringes die andere Stirnfläche mit einem Vorsprung den
S'tauchdruck auf den Dichtungsring überträgt.
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Mit der Erfindung ist es erstmalig möglich geworden, für die gleichen
Rohrverbindungsteile - lediglich unter Auswechseln des Dichtungsringes, ohne beim
Wechsel der Typen zusätzliche Verbindungselemente oder die Änderung vorhandener
Verbindungsteile erforderlich zu machen - entweder eine Stauchabdichtung oder eine
Quetschabdichtung zu verwenden. Damit ist eine Anzahl von praktischen Vorteilen
verbunden.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß der
Erfindung dargestellt.
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Die A b b. 1 bis 6 zeigen im Längsschnitt mehrere Rohrverbindungen
unter Verwendung einer Quetschdichtung, während die A b b. 7 bis 12 in der gleichen
Darstellung einige Verbindungen mit einer Stauchdichtung wiedergeben. Dabei ist
jede Verbindung einmal in demjenigen Zustand, wo das glatte Rohrende noch nicht
in die Muffe eingeschoben ist und zum andern im betriebsfertigen Zustand dargestellt.
In allen Abbildungen ist das glatte Rohrende mit 1
und das Muffenende mit
2 bezeichnet. 3 ist der elastische Dichtungsring und 4 der den Muffenraum nach außen
abschließende Ring.
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Bei der Abdichtung mit Quetschdichtung werden vorerst der Dichtungsring
3 und der Abschlußring 4
in die Muffe 2 eingesetzt und dann erst das
glatte Rohrende 1 in beide hineingeschoben.
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Die A b b. 1 zeigt, daß der Dichtungsring 3 vor dem Einschieben des
Rohrendes 1 zum Teil in dessen Querschnitt nach innen hineinragt. Er wird bereits
von dem als Schraubring ausgebildeten Abschlußring 4 in axialer Richtung
in seiner endgültigen Lage gehalten. Beim Einschieben des Rohrendes 1 wird er, wie
die A b b. 2 erkennen läßt, teilweise radial nach außen verdrängt und dabei gequetscht,
so daß er eine gedehnte Gestalt annimmt. Der Leitungsdruck wirkt den im Ring 3 vorhandenen
Längsspannungen entgegen bzw. führt zu einem Abbau der Dehnungsspannungen.
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Die Ausführung gemäß A b b. 3 und 4 ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut,
nur ist der Dichtungsring 3 mit einer Halteleiste 5 versehen, die in eine entsprechende
Nut 6 der Muffe einspringt. Dadurch ist eine zusätzliche Sicherung dagegen geschaffen,
daß der Ring 3, sei es beim Einschieben des Rohrendes 1, sei es unter der Wirkung
des Leitungsdruckes, sich axial verschiebt.
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An Stelle eines Schraubringes wird bei dem Beispiel nach A b b. 5
und 6 ein Flanschring 4, der über die Schrauben 7 am Muffenende 2 befestigt ist,
verwendet. Dadurch, daß er auf der der Muffe zugekehrten Seite zurückspringt, entsteht
wiederum eine Ringnut 6 zur Aufnahme der Halteleiste 5 des Dichtungsringes 3.
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Die A b b. 7 bis 12 zeigen, daß genau die gleichen Rohr- und Verbindungsteile
verwendet werden können, um unter Einsatz eines entsprechenden
Dichtungsringes
eine Stauchabdichtung zu bilden. Die Ausführung nach A b b. 7 und 8 entspricht derjenigen
der A b b. 1 und 2, die nach A b b. 9 und 10 derjenigen der A b b. 3 und 4 und die
nach A b b. 11 und 12 derjenigen der A b b. 5 und 6.
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Bei Stauchabdichtungen werden zunächst der Abschlußring
4 und der Dichtungsring 3 über das glatte Rohrende 1 geschoben und
dann gemeinsam mit diesem in die Muffe eingeführt. Durch Nachstellen des Ringes
4 wird der erforderliche axiale Stauchdruck auf den Ring 3 ausgeübt. Bei
der Ausführung nach A b b. 11 und 12 wird die andere Stirnfläche des Ringes 4 zur
Wirkung gebracht. Der hier vorhandene Vorsprung 8 greift am Dichtungsring 3 an und
dient der übertragung des S'tauchdruckes.