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Rohrkupplung Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung mit einer Muffe
und einem elastischen Dichtungsring für jedes Einsteckrohr, der in einer Aussparung
in der Muffe untergerbacht ist und an der Innen- und Außenfläche mit umlaufenden
Ringrippen versehen ist, wobei die Rippen auf der Innenfläche sägezahnförmigen Querschnitt
aufweisen und der Durchmesser des Grundes der zahnförmigen Rippen größer, der lichte
Bohrungs-Durchmesser der Rippen dagegen kleiner ist als der Außendurchmesser des
zugehörigen Rohrendes, wenn der Dichtungsring bei nicht in die Muffe eingestecktem
Rohrende in der Aussparung in der Muffe eingelegt ist.
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Bei den bekannten Rohrkupplungen dieser Art wird der Dichtungsring
zunächst in die hierfür vorgesehene Aussparung in der Muffe eingelegt und sodann
die Muffe über das Rohrende geschoben bzw. das Rohrende in die Muffe eingeschoben.
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Diese erforderliche Relativbewegung zwischen Rohrende und Hülse nach
Einbringen des Dichtungsringes in die Muffe kann, insbesondere bei Verbinden zweier
Rohrenden durch eine Muffe mit zwei Dichtungsringen, schwierig oder unerwünscht
sein. Nach dem überschieben der Muffe über das eine Rohrende müssen nämlich beide
Rohrenden gegeneinanderbewegt werden, was in manchen Fällen, z. B. durch gewisse
Verlegebedingungen, undurchführbar ist und jedenfalls einen gewissen zusätzlichen
Arbeitsaufwand verursacht.
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Es besteht daher das Bedürfnis, bei Kupplungen der genannten Art eine
Relativbewegung zwischen einem oder beiden Einsteckrohren nach dem Einbringen der
Dichtungsringe in die Muffe zu vermeiden, und zwar, ohne daß zusätzliche Bauteile
erforderlich sind.
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Dies ermöglicht die Rohrkupplung gemäß der Erfindung, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß in an sich bekannter Weise der Dichtungsring am äußeren
Muffenende gegen eine Schulter anliegt , und der radiale Abstand zwischen der Schulterinnenfläche
und dem Außenmantel des Einsteckrohres so groß ist, daß der elastische Dichtungsring
zwischen Schulterinnenfläche und eingestecktem Rohr von außen einfuhrbar ist, und
daß die schrägen Flanken der sägezahnförmigen Rippen an der Innenfläche des Dichtungsringes
vom Muffeninnern wegweisen.
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Bei dieser Kupplung kann in vorteilhafter Weise die Montage so erfolgen,
daß alle erforderlichen Relativbewegungen zwischen den Rohren und der Muffe ausgeführt
werden, bevor die Dichtungsringe an ihrem Platz in der Muffe eingebracht werden.
Insbesondere können zuerst die Dichtungsringe auf die beiden Rohrenden und die Muffe
auf eines der Rohrenden aufgeschoben, dann die Rohre in ihre endgültige Lage verlegt,
hernach die Muffe über die Verbindungsstellen geschoben und schließlich die Dichtungsringe
in ihren Sitz in die Muffe eingedrückt werden.
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Es ist zwar eine Kupplung bekannt mit einer Muffe und einem elastischen
Dichtungsring für jedes Einsteckrohr, der in einer Aussparung in der Muffe untergebracht
ist und an seiner Außenfläche glatt, an seiner Innenfläche mit einer umlaufenden
Ringlippe versehen ist, wobei der Durchmesser des Grundes der Lippe größer und der
lichte Bohrungsdurchmesser der Lippe kleiner ist als der Außendurchmesser des zugehörigen
Rohrendes, wenn der Dichtungsring bei nicht eingestecktem Rohrende in die Aussparung
der Muffe eingelegt ist, und wobei der Dichtungsring am äußeren Muffenende gegen
eine Schulter anliegt. Es ist jedoch auch bei dieser Kupplung erforderlich, den
Dichtungsring zuerst in die Muffen einzusetzen, bevor das Aufschieben der Muffe
bzw. das Einstecken des Rohres erfolgt. Auch hier ist daher eine Relativbewegung
zwischen Muffe und Rohr nach dem Einbringen der Dichtungsringe mit den geschilderten
Nachteilen erforderlich.
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Es ist ferner eine Kupplung bekannt mit einer Muffe und einem elastischen
Dichtungsring für das Einsteckrohr, der in einer Ausnehmung der Muffe untergebracht
und an der Innen- und Außenfläche mit umlaufenden Ringrippen versehen ist, wobei
der Dichtungsring am äußeren Muffenende gegen eine Schulter anliegt und der radiale
Abstand zwischen der Schulterinnenfläche und dem Außenmantel des Einsteckrohres
so groß ist, daß der elastische Dichtungsring zwischen der Schulterinnenfläche und
dem Einsteckrohr von außen einfuhrbar ist. Bei dieser Rohrkupplung ist zwar nach
dem Einbringen des Dichtungsringes in die Muffe keine Relativbewegung zwischen dieser
und den Rohren mehr erforderlich, jedoch ist bei dieser Ausführungsform ein starrer
Spreitzring erforderlich, der den Dichtungsring nach dem Einbringen in die Muffe
radial gegen die Muffeninnenwand und den Rohraußenmantel zwecks Erzielung
der
erforderlichen Dichtwirkung preßt und sich ebenfalls an der Schulter nahe dem äußeren
Muffenende abstützt. Diese Ausführungsform erfordert daher einen zusätzlichen Bauteil.
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Weiter ist eine Rohrkupplung bekannt mit einer Muffe und einem elastischen
Dichtungsring für jedes ` Einsteckrohr, der in einer Ausnehmung der Muffe untergebracht
ist und an der Innen- und Außenfläche mit je einer umlaufenden Ringlippe versehen
ist, wobei der Durchmesser am Grund der Lippe größer und ihr lichter Bohrungsdurchmesser
kleiner ist als der Außendurchmesser des zugehörigen Rohrendes, wenn der Dichtungsring
bei nicht eingestecktem Rohrende in die Aussparung der Muffe eingelegt ist. Auch
hier liegt der Dichtungsring am äußeren Muffenende gegen eine Schulter an und kann
zwischen Schulterinnenfläche und eingestecktem Rohr von außen eingeführt werden.
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Bei dieser Ausführungsform sind jedoch am äußeren Ende des Dichtungsringes
befestigte Stützplatten erforderlich, die den großen radialen Abstand zwischen der
Schulterinnenfläche und dem Außenmantel des Einsteckrohres überbrücken ünd sich
ebenfalls an der Schulter nahe dem äußeren Muffenende abstützen. Diese Ausführungsform
erfordert eine genaue Abstimmung zwischen der radialen Dickenbemessung des Dichtungsringes
und der radialen Muffenspaltweite und zusätzliche Bauteile in Form von außen am
Dichtungsring anvulkanisierten oder anderweitig befestigten Stützplättchen.
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Diese Nachteile sowie überhaupt die Notwendigkeit zusätzlicher Bauteile
vermeidet die Erfindung in vorteilhafter Weise, und zwar durch die besondere Form
und Bemessung der Rippen sowie durch die neuartige Rippenrichtung.
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Als überaschendes Ergebnis ist dabei die Tatsache anzusehen, daß sich
die Dichtungsringe in einfacher Weise auf dem Rohrende verschieben lassen und daß
die Rohrverbindung auch gegen hohen Innendruck dicht ist, obgleich der Dichtungsring
in Richtung des Innendruckes nur gegen eine Schulter anliegt und die Rippen wegen
des Einschiebens ebenfalls in Richtung des Innendruckes abgebogen sind.
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Der Dichtungsring kann an sich einen beliebigen Querschnitt haben.
Entsprechendes gilt von der Aussparung in der Muffe, in die der Dichtungsring eingeführt
wird. Vorteilhaft ist es, die Außenfläche des Dichtungsringes und die Aussparung
in der Muffe in in an sich bekannter Weise zum äußeren Muffenende konisch auszubilden.
Dabei kann der Dichtungsring auch in eingebrachtem Zustand vorzugsweise mit seiner
größeren Stirnfläche gegen die Schulter der Muffe anliegen. Dies ist natürlich auch
bei anderer als konischer Ausbildung des Dichtungsringes vorteilhaft, weil dadurch
gewährleistet ist, daß der Ring ; bei Innendruck fest gegen die Schulter eingedrückt
wird, andererseits aber aus der Aussparung in der Muffe nicht hinausgedrückt werden
kann.
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Vorzugsweise kann der Dichtungsring an der Außenfläche ebenfalls zahnförmige
Rippen oder in an sich bekannter Weise wellige Konturen aufweisen. Der Rohraußenmantel
und bzw. oder die Innenfläche der Aussparung in der Muffe können vorteilhafterweise
mit umlaufenden Aussparungen, wie beispielsweise zahnförmigen Rillen oder Konturen,
versehen sein, die etwa denen an den Flächen des Dichtungsringes entsprechend ausgebildet
sind. Durch diese Aussparungen werden weitere Anlageflächen für den Dichtungsring
gebildet, durch die gegebenenfalls die Dichtwirkung gegenüber hohen Drücken erhöht
werden kann. Es ist zu berücksichtigen, daß im Falle von Aussparungen im Rohrende
die Abmessungen der Zähne an der Innenseite des Dichtungsringes entsprechend dem
Rohraußendurchmesser gewählt werden müssen, um ein Verschieben des Dichtungsringes
auf dem Rohr zu ermöglichen.
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Nach einem weiteren Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtungsring im nicht eingeführten Zustand einen größeren äußeren Durchmesser
hat als im eingeführten Zustand, wodurch bewirkt wird, daß der Dichtungsring ohne
großen Widerstand auf das Rohrende aufgeschoben werden kann. Außerdem wird der Ring
beim Einführen in die Aussparung der Muffe erheblich zusammengedrückt und liegt
dann mit Vorspannung gegen die Innenfläche der Aussparung und gegen die Schulter
an.
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Zur Erleichterung des Einführens des Dichtungsringes in die Aussparung
der Muffe, wobei also der Dichtungsring zusammengedrückt wird, kann die Innenfläche
der Schulter konisch ausgebildet sein. Auf diese Weise wird eine allmählich fortschreitende
Zusammendrückung des Dichtungsringes beim Einführen desselben in die Aussparung
erreicht.
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In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Rohrkupplung nach
der Erfindung beispielsweise dargestellt. -F i g. 1 ist ein Schnitt durch eine erste
Ausführungsform der Rohrkupplung nach der Erfindung mit einer zwei Rohrenden verbindenden
Muffe, wobei auf der rechten Seite der Zeichnung der Dichtungsring im nicht eingeführten
Zustand und auf der linken Zeichnung der Dichtungsring im eingeführten Zustand bei
nicht eingeführtem Rohrende dargestellt ist; F i g. 2 ist ein Schnitt durch eine
zweite Ausführungsform der Rohrkupplung nach der Erfindung, wobei der Dichtungsring
auf der linken Hälfte der Zeichnung im nicht eingeführten und auf der rechten Hälfte
der Zeichnung im eingeführten Zustand dargestellt ist.
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Die Rohrkupplung'besteht aus einer Muffe 1 und zwei elastischen Dichtungsringen
2, z. B. aus Gummi od. dgl. Zur Aufnahme der Dichtungsringe sind in der Muffe zwei,
den Außenflächen der Dichtungsringe im wesentlichen entsprechend ausgebildete Aussparungen
3 vorgesehen. Die Muffe 1 verbindet zwei Rohrenden B. Die Rohrenden sind in F i
g. 1 gestrichelt dargestellt, um die Verhältnisse bei nicht eingeführten Rohrenden
zu zeigen.
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Die Dichtungsringe sind an ihrer Innenseite mit umlaufenden Rippen
4 von zahnförmigem Querschnitt versehen, die bei der vorliegenden Ausführungsform
gegen die Muffenenden hin geneigt sind. Die Durchmesser des Grundes der zahnförmigen
Rippen sind größer und der lichte Durchmesser der zahnförmigen Rippen ist kleiner
als der Außendurchmesser des zugehörigen Rohrendes. Dies gilt für den in F i g.
1 auf der linken Seite dargestellten Zustand des Dichtungsringes, bei dem also dieser
Ring bei nicht eingeführtem Rohrende in der Muffe liegt. Obgleich dieser Zustand
bei der Rohrkupplung praktisch nicht erreicht wird, weil der Dichtungsring erst
eingeschoben wird, wenn das Rohrende bereits in die Muffe eingeführt ist, müssen
die Abmessungen des Ringes auf diesen Zustand abgestimmt sein. Es ist selbstverständlich,
daß bei eingeführtem Rohrende der lichte
Durchmesser der zahnförmigen
Rippen nicht mehr kleiner ist als der Außendurchmesser des zugehörigen Rohres, weil
die Rippen dann umgelegt sind und der lichte Durchmesser dem Außendurchmesser der
Rohrenden entspricht.
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Wie aus dem auf der rechten Seite der Zeichnung dargestellten Dichtungsring
ersichtlich, kann der lichte Durchmesser der zahnförmigen Rippen beim noch nicht
in die Muffe eingeführten Dichtungsring im übrigen auch dem Außendurchmesser des
Rohrendes gleich oder sogar größer sein, wobei man aber im allgemeinen auch hier
den lichten Durchmesser gleich dem Außendurchmesser des Rohres wählen wird, weil
anderenfalls der auf das Rohr aufgeschobene Dichtungsring frei beweglich wäre, was
natürlidh nachteilig wäre. Im übrigen hängen die Maße des nicht eingeführten Dichtungsringes
ausschließlich davon ab, welche Vorspannung beim eingeführten Dichtungsring erreicht
werden sollen, wobei zu berücksichtigen ist, daß eine Vorspannung in zweierlei Richtung
erreicht werden kann. Der Dichtungsring kann in seiner endgültigen Stellung einmal
in Richtung auf das Rohrende und zum anderen in Richtung auf die Innenfläche der
Muffe verformt sein, wobei in diesem Falle auch die auftretenden Spannungen beim
Umlegen der Zähne zu berücksichtigen wären. Beide Verformungen treten vorübergehend,
bis zu einem stärkeren Maße kontinuierlich ansteigend, beim Hindurchführen des Dichtungsringes
zwischen dem Rohraußenmantel und der Muffenschulter auf.
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Die Außenfläche des Dichtungsringes kann, dem Verwendungszweck und
den gestellten Anforderungen entsprechend, zylindrisch, konisch oder stufenweise
abgesetzt und glatt ausgebildet oder, wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel,
mit umlaufenden Aussparungen 5 von zahnförmiger, welliger oder beliebiger anderer
Querschnittsform ausgestattet sein, wobei jedoch ein Teil 6 der Außenfläche des
Dichtungsringes anschließend an die der Rohrmitte zugewendete Stirnfläche desselben
von solchen Aussparungen frei bleiben sollte, um an diesem äußeren Teil ein Anliegen
an der Muffeninnenwand zu gewährleisten und den Querschnitt nicht zu schwächen.
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Im eingebauten Zustand des Dichtungsringes liegt dieser mit der einen
Stirnfläche an einer Schulter 7 an. Der radiale Abstand zwischen der Schulterinnenfläche
und dem Außenmantel des eingeführten Rohres 8 ist so groß, tiaß der elastische Dichtungsring
zwischen Schulterfläche und eingeführtem Rohr leicht eingeführt werden kann.
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Die Schulterinnenfläche ist im allgemeinen konisch ausgebildet, um
ein gleichmäßiges Zusammendrücken des Dichtungsringes zu gewährleisten. Der radiale
Abstand zwischen Schulterinnenfläche und Außenmantel des Rohres sowie auch die Neigung
der Sehulterinnenfläche hängen natürlich davon ab, welche Vorspannung gewählt wird
und wie die Elastizitätseigenschaften des Materials des Dichtungsringes sind.
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Der Zusammenbau erfolgt in folgender Weise: Zunächst werden ein Dichtungsring
auf das eine Rohrende und nacheinander der andere Dichtungsring und die Muffe auf
das andere Rohrende aufgeschoben. Sodann werden die beiden Rohrenden in die endgültige,
gegenseitige Lage gebracht, die Muffe über den Rohrstoß geschoben und die Dichtungsringe
durch eine Verschiebung in axialer Richtung entlang der Rohre in die Aussparungen
3 der Muffe 2 eingebracht, wobei eine Anwendung von Hilfswerkzeugen nicht erforderlich
ist.
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Beim Einbringen der Dichtungsringe 2 in die Muffe 1 werden die Rippen
4 von der Muffenmitte umgebogen und kommen dabei zur dichtenden Anlage am Rohraußenmantel,
wobei die Außenflächen der Dichtungsringe gegen die Innenflächen der Aussparungen
3 drücken. Gleichzeitig liegt das Ende 6 der Dichtungsringe 2 an der Schulter 7
an.
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Durch die enge Anlage der Außenflächen der Dichtungsringe an den Innenflächen
der Aussparungen 3 wird eine verläßliche Dichtung gegen Außendruck erreicht, während
die Abdichtung gegen Innendruck durch die Anlage der dem Muffenende zugewendeten
Stirnfläche des Dichtungsringes an der Schulter 7 gewährleistet ist. Durch die elastische
Ausbildung der Dichtungsringe und insbesondere durch die Nachgiebigkeit der elastischen
Rippen 4 wird die Dichtungsfähigkeit der Kupplung auch nicht durch gelegentliche
Abweichungen einer Leitungsachse von der Geraden beeinträchtigt, da die Muffen derartige
Abweichungen aufzunehmen vermögen.
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Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform der Rohrkupplung nach
der Erfindung ist ebenfalls zum Verbinden zweier muffenloser Rohrenden bestimmt.
Von der vorher beschriebenen Ausführungsform unterscheidet sie sich dadurch, daß
sowohl in der Innenfläche der Aussparung 9 der Muffe 10 zahnförmige Rillen
11 als auch in der Außenfläche der Rohrenden 12 zahnförmige Rippen 13 vorgesehen
sind, denen gleichartige Rippen oder Konturen 14 an der Außenfläche bzw. 15 an der
Innenfläche jedes Dichtungsringes 16 entsprechen. Die Stirnfläche 17 kann durch
eine V-förmig oder ähnlich ausgebildete, umlaufende Rille 18 in zwei Lappen geteilt
sein, wobei der äußere Lappen 21 zum Einrasten in eine dem Muffenende zunächst gelegene,
größere Zahnlücke 19 und zur Anlage an der diese Lücke gegen das Muffenende hin
begrenzenden Schulter 20 bestimmt ist. Dieser Lappen 21 ist im Vergleich zu den
zahnförmigen Rippen 14 kräftiger ausgebildet und an seiner Stirnseite 22 in solcher
Weise abgeschrägt, daß diese infolge Verformung des Lappens 21 im eingeführten Zustand
des Dichtungsringes 16 eine der Schulter 20 entsprechende Stellung einnimmt.
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Auch bei dieser Ausführungsform erfolgt der Zusammenbau der Rohrkupplung
dadurch, daß zunächst auf jedes der zu verbindenden Rohrenden 12 ein Dichtungsring
16 und anschließend auf das eine Rohrende 12 die Muffe 10 aufgeschoben wird. Die
Rohre werden dann so gelegt, daß ihre Enden 12
einander gegenüberstehen; die
Muffe 10 wird über die Verbindungsstelle der Rohrenden 12 verschoben, und die Dichtungsringe
16 werden nachträglich durch axiales Verschieben derselben von außen zwischen dem
Rohraußenmantel und der Schulter 20 in die Ausspanrung 9 der Muffe 12 eingebracht.
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Der in F i g. 2 links dargestellte Dichtungsring 16 befindet sich
im entspannten Zustand. Die Durchmesser des Grundes der zahnförmigen Rippen 15 können
im Verhältnis zum Außendurchmesser der Rohrenden 12 so gewählt werden, wie dies
aus der Darstellung ersichtlich ist, jedoch wird die Wahl der Beziehungen zwischen
diesen Durchmessern in erster Linie von den elastischen Eigenschaften des Materials
der Dichtungsringe 16, vom Verwendungszweck und z. B. auch vom Nenndurchmesser der
zu verbindenden Rohre abhängen. Wesentlich ist jedoch,
wie bereits
in Zusammenhang mit F i g. 1 erwähnt, die Forderung, daß im eingebrachten Zustand
des Dichtungsringes 16 in die Aussparung 9 bei nicht eingeführtem Rohrende 12 der
Durchmesser des Grundes der zahnförmigen Rippen 15 größer und der lichte Durchmesser
dieser Rippen kleiner ist als der Außendurchmesser der zu verbindenden Rohrenden.
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Zwar eignet sich diese Ausführungsform der Rohrkupplung nach der Erfindung'
durch die besondere Ausführung des Lappens 21 sowie insbesondere auch durch das
Vorhandensein mehrerer radialer Anlageflächen innerhalb der Aussparung 9 in der
Muffe 10 als auch an den Rippen 13 an der Außenfläche des Rohrendes 12 für entsprechende
Flächen des Dichtungsringes in besonderem Maß zum Abdichten gegen Innendruck, jedoch
besteht auch eine verläßliche Dichtungswirkung gegen Außendruck, da durch die Anordnung
der einander zugeordneten schrägen Flächen der Rippen 11 und 14 bzw. 13 und 15 eine
Keilwirkung erzielt wird, durch die bei Auftreten eines Außendruckes eine weitere
Zusammendrückung und Verformung des Dichtungsringes und der Rippen erfolgt.
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Auch bei dieser Ausführungsform kann die Innenfläche der Schulter
20 an der Muffe nach innen zu verjüngt ausgebildet sein, so daß die Zusammendrückung
des Dichtungsringes beim Einbringen desselben in die Aussparung 9 der Muffe 10 allmählich
gesteigert wird.
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Einzelheiten der Zeichnungsbeschreibung, die nicht zur Aufgabenlösung
im Sinne des Patentbegehrens beitragen, gehören nicht zur Erfindung, sondern sind
lediglich zum besseren Verständnis der gezeichneten Gesamtanordnung näher erläutert.