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Muffenrohrdiehtung und Verfahren zum-Herstelleneiner _ -Rohrverbindung
Die
Erfindung betrifft eine Muffenrohrdichtungaus elastischem Material, bestehend aus
je einem annähernd zylindrischen Außen-und Innenring sowie wenigstens einer den
Außen- und Innenring verbindenden undurchlässigen, in radaler.Ftichtrzng nachgiebigen,
annähernd radial verlaufenden Querwand, und ein Verfahren, zum Herstellen einer
Rohrverbindung unter Verwendung einer derartigen Dichtung.
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Es sind Muffenrohrdichtungen mit den verschiedensten Querschnittsformen
bekannt. Dabei ist zu beachten, daß Rohre aus Ton, Steingut, Steinzeug und ähnlichen
Werkstoffen von der Erzeugung her mit beträchtlichen Toleranzen im Durchmesser behaftet
sind uni. auch Abweichungen von der kreiszylindrischen-Querachnittsform aufwei=
sen können, wodurch der Dichtungsspalt über-den Umfang-unterschiedlich breit ist.
_ -Geeignete Dichtungen sollen daher einerseits sehr elastisch sein, damit sie ein
dichtes Anliegen an den Rohrflächen über einen großen Toleranzbereich gewährleisten-und
auch Untersehiede.der-Breite des Dichtungsspaltes aufnehmen können, andererseits
müssen sie ausreichend stabil sein, damit'eine genügend hohe Anpreßkraft aufgebracht
werden kann und ein fester Sitz zwischen der Muffe und dem in sie gesteckten Ende
des folgenden Rohres, dem sogenannten Rohrspitz, slchergestelhtst.
Es
sind Dichtungen bekannt, die aus einer im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen
Manschette bestehen, deren Hohlraum dem Rohrinneren zugewandt ist, so daß der Flüssigkeits-.oder
Gasdruck im Rohr die Manschette fest gegen die Wandungen pressen kann, wodurch die
Abdichtung erzielt wird. Da die Manschette nur bei entsprechendem inneren Überdruck
fest gegen die Wandungen gepreßt wird, ist eine zusätzliche axiale Lagesicherung
der Dichtung erforderlich, beispielsweise durch einen Bund beim Rohrspitz (DT-PS
436 222) oder am äußeren Muffenende (GB-PS 940 833) oder eine ringförmige Ausnehmung
in der inneren Muffenwandung(US-PS 2 398 399).
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Eine vor allem für Kunststoffrohre bestimmte Dichtung ähnlicher Art
ist zum Übertragen axialer Kräfte zwischen aufeinanderfolgenden Rohrabschnitten
ausgebildet; dazu weist der Innenmantel der Manschette in seinem Endbereich einen
radial nach außen sich erstreckenden Ringwulst auf, der sich nach Art eines Rückschlagventiles
dichtend an die innere Umfangsfläche des Außenmantels der Manschette anlegt (OE-PS
277 042). Damit kann eine verbesserte Dichtwirkung erwartet werden, wenn der Spalt
zwischen Rohrspitz und Muffe über den gesamten Umfang gleich breit ist. Gerade damit
darf äDer bei Rohren aus Ton, Steingut, Steinzeug u.dgl. nicht gerechnet werden;
außerdem müssen die vorhandenen Durchmessertoleranzen berücksichtigt werden, weshalb
man bisher häufig gezwungen war, für die einzelnen Abschnitte de Toleranzbereiches
eines Rohr-Nenndurchmessers verschieden große Dichtungen zu verwenden. Weiters sind
im Querschnitt V-förmige Dichtungen bekannt, die teilweise nur zusammen mit in den
Dichtungsspalt einzubringenden Packungen oder Vergußmassen (GB-PS 1 000 312), teilreise.
allein verwendet werden. Letztere haben den Nachteil, daß in einem Dichtungsspalt
mit Größtmaß die Anlagefläche der Dichtung verringert ist, da sie dann nicht mit
ihrer gesamten axialen Länge die Wandung von Rohrspitz bzw. Muffe berühren
wird:
Offenbar deshalb ist bei diesen Dichtungen auch stets eine Lagesicherung, wie eine
ringförmige Ausnehmung in der inneren Muffenwandung (FR-PS 1 361 209) oder ein am
Ende des Rohrspitzes anliegender Bund der Dichtung (US-PS 2 561 884),
vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Dichtungen zu vermeiden und eine unter allen Umständen siche-re, flüasigkeits-
und gasdichte Muffenrohrverbindung zu ermöglichen. Die Erfindung besteht darin,
daß bei einer Muffenrohrdichtung der eingangs erwähnten Art der Außendurchmesser
des Außenringes um 1 - 10 %, vorzugsweise 5 - 6 %,
größer als der
Innendurchmesser der Muffe und der Innendurchmesser des
Innen-
ringes (in paralleler Lage zum Außenring gesehen) um 1 -
10 @, vorzugsweise 6 - 8 j6, geringer als der Außendurchmesser
des
Rohrspitzes ist.
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Durch diese Ausbildung der Dichtung können sich der
Außen- und
der Innenring innerhalb eines gewissen Bereiches,
der die übli-
chen Toleranzen von keramischen Muffenrohren
einschließt, nahe-
zu unabhängig voneinander dem Durchmesser
und der geometrischen
Form der Muffe einerseits und des Rohrspitzes
andererseits genau anpassen und an den betreffenden Flächen rundherum
dicht anlie-
gen, wobei sich durch das gewählte Übermaß noch eine
leichte Zu-8ammenbaumöglichkeit ergibt.
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Der zwischen Außen- und Innenring verbleibende Raum,
dessen ra-
diale Abmessung im eingebauten Zustand
der Dichtung entlang des
Umfangen gegebenenfalls ungleichmäßig sein
kann, ist durch die
Querwand abgeschlossen, die bei der praktisch vorkommenden
Verformung der Dichtung nahezu keine Raclialkräfte zwischen Außen-und Innenring.
überträgt.
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Unter einer annähernd radial verlaufenden Querwand
soll im vor-
liegenden Fall auch eine Querwand verstanden werden,
die gegen
die Rohrachse unter einem Winkel von etwa 60 bis 120
o geneigt
ist. Die Querwand braucht, im Querschnitt
betrachtet, auch
nicht gerade zu verlaufen, sondern kann gekrümmt,
geknickt
oder gewellt sein.
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Es ist zweckmäßig, wenn die erfindungsgemäßen
Dichtungen
bereits vom Rohrhersteller jeweils an einem Ende der Muffen-
rohre
fest angebracht werden; an der Baustelle brauchen dann
die Rohre bloß
ineinandergesteckt zu werden.
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Infolge der Nachgiebigkeit der Querwand gegenüber in radialer
Richtung
wirkenden Beanspruchungen würde im zusammengebauten Zustand der
Rohrspitz in der Muffe.des folgenden Rohres durch
das Eigengewicht so weit
sinken, bis an der untersten Stelle
der Dichtung Innenring
und Außenring aneinanderliegen. Während
die dadurch bedingte Exzentrizität
bei kleinen Rohren trag-
bar ist, könnte sie in anderen Fällen
unerwünscht groß sein.
Zur Begrenzung der maximal möglichen Exzentrizität
der Rohr-
verbindung weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Dichtung das Merkmal auf, daß an der Innenseite eines Ringes
eine
gegen den anderen Ring gerichtete, als Distanzring wir-
kende Verbreiterung
von-solcher radialer Dicke vorgesehen ist,
daß im eingebauten Zustand dem
Rohrspitz in der Muffe ein ge-
ringer Spielraum, beispielsweise 2 mm, verbleibt.
Muffenrohrverbindungen,
deren Spaltweiten besonders große
Toleranzen aufweisen, lassen sich verläßlich
abdichten, wenn
gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Muffenrohrdichtung
an der Innenseite einen Ringes - wie an sich
bekannt -
eine schräg gegen den anderen Ring gerichtete Klemmlippe
vorgesehen ist, daß die Klemmlippe in Querschnitt gegen
ihr
freies Ende spitz zuläuft und daß diesen freie Ende
der
Klemmlippe von der Querwand angewandt ist.
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Nach dem Zusammenbau einer Rohrverbindung drückt die Klemm-
lippe
mit ihrem freien Ende auf den anderen Ring. Das Vor-
sehen einer Klemmlippe
ist bekannt (US-r3 2 561 884). Die
bekannte Klemmlippe
hat aber in ihrem ganzen Bereich eine gleichbleibende Wandstärke
und ist schräg einwärts gegen
die Querwand
gerichtet. Dies hat gegenüber der erfindungsgemäßen Ausbildung den Nachteil,
daß sich die Dichtung beim
Ineinanderschieben von Rohrspitz und Muffe
"äpießen" kann.
Da weiterhin vulkanisierte Kautschukelastomere schlecht
komprimierbar sind, hat es sich als günstig erwiesen, den Quer-
schnitt
der Klemmlippe gegen ihr freies Ende hin spitz zu-
laufen zulassen. Durch
den spitz milaufenden Querschnittwirkt der Klemmring wie ein Federpaket und schmiegt
sich durch Verbiegen unter Klemmwirkung an den gegenüberliegenden Ring der Muffenrohrdi.chtung
an.
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Als Material für die erfindungsgemäße Dichtung, die vorzugsweise aus
einem einzigen Stück besteht und in an sich bekannter Weise durch Spritzen, Gießen
oder Pressen hergestellt ist, kommen alterungs-, säure- und laugenbeständige Mischun-.
gen hoher Elastizität, vorzugsweise auf Polychloropren-, SBR-, Äthylenpropylen-
oder PVC-Basis in Betracht. Poiychloropren ist gegen die meisten Flüssigkeiten
beständig und außerdem ein preisgünstiges Material. Wenn von der Dichtung
eine-besondere Chemikalienbeständigkeit verlangt wird, so ist hie-
für chlorsulfoniertes
Polyäthylen besonders geeignet.
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Obwohl die erfindungsgemäße Dichtung wegen ihrer besonderen Eigenschaften
in erster Linie für Rohre bestimmt ist, die aufgrund des Materials und der
Art der Eierstellung an ihren Anschlußätellen (Muffe und Rohrspitz) große.Toleranzen
aufweisen, z.B. Rohre aus
Ton, Steingut, Steinzeug, Beton, Asbestzement u.
dgl., ist sie auch für Rohre aus allen anderen Materialien, wie Metallen und
Kunststoffen, sehr gut geeignet.
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Die Erfindung wird nachstehend an-Hand einiger in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiöle von Dichtungen näher erläutert. Es zeigpna Fig. 1, 9 und-10
eine in eine Rohrmuffe einge-baute Dichtung; Fig. 2; 7 und 8 eine auf
eine Rohrspitze aufge-
setzte Dichtung; fig. 3 - 6, verschiedene
Querschnitteausbildangen von Dichtungen, und Fig. 11 ein Diagramm
über das Ver-
halten von Dichtungen bestimmten Querschnitts.
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Die in Fig. 1 dargestellte Dichtung 1 ist in eine Rohrmuffe 2 fest
eingebaut. Zur Herstellung der Rohrverbindung wird die Spitze 3 eines folgenden
Rohres in die mit der Dichtung versehene Muffe eingesteckt. Die Dichtung besteht
aus einem zylindrischen Außenring 4, dessen Außendurchmesser im entspannten Zustand
der Dichtung um etwa 5 % größer als. der Innendurchmesser der Muffe 2 ist, und aus
einem Innenring 5, dessen Innendurchmesser um etwa 8 % geringer als der Außendurchmesser
der Rohrspitze 3 ist. Der Außenring 4 ist stärker als der Innenring 5 ausgebildet.
Die Verbindung zwischen den beiden Ringen der Dichtung ist durch eine Querwand 6
gebildet, deren Übergang zum Innenring 5 abgeschrägt ist um das Einstecken der Rohrspitze
3 zu erleichtern. Der Außenring 4 reicht um das Stück 12 weiter in die Muffe 2 hinein
als der Innenring 5, um zu vermeiden, daß dieser beim Einstecken der Rohrspitze
3 gegen den Muffengrund 13 gedrückt und derart elastisch verformt wird, daß ein
weiteres Hineinschieben der Rohrspitze unmöglich ist. Der Außenring 4 ist in die
Muffe 2 eingeklebt. Um ein Aufreißen der Klebeverbindung vom Muffenrand her während
des Einsteckens der Rohrspitze 3 zu vermeiden, ist die Querwand 6 in einem axialen
Abstand von einigen Millimetern von dem beim Rand der Muffe 2 liegenden axialen
Begrenzungsrand des Außenringes an den Außenring angesetzt, so daß an diesem ein
kurzer axialer Fortsatz 8 93bildet ist. Über die Querwand 6 übertragene radial einwärts
gerichtete Zugkräfte, wie sie beim Zusammenstecken der Rohre auftreten können, nehmen
beiderseits .der Anschlußstelle der Querwand am Außenring 4 in ihrer Wirkung rasch
ab, so daß die Beanspruchung der Klebestelle bei der Außenkante des Fortsatzes 8
geringer ist als unmittelbar gegenüber der Ansehlußstelle der Querwand 6.
Wie
Fig. 2 zeigt, kann eine Dichtung lt statt mit der Muffe auch mit der Rohrepitze
3 fest verbunden sein. Hiebei ist an der Außenseite des Innenringes 5 zweckmäßig
ein Distanzring 7 vorgesehen. Dieser dient zur Begrenzung der Exzentrizität der
fertigen Rohrverbindung, wobei aber das Zusammenstecken der Rohre nicht behindert
wird. Zu diesem Zweck ist die lichte Weite des Distanzringes 7 derart bemessen,
daß beim Einstecken einer Rohrspitze 3 mit Größtmaß in eine Muffe
2 mit Kleinstmaß zwischen der Innenseite des Distanzringen 7 und der Innenseite
des Außenringes 4 noch ein Spielraun von etwa 2 mm verbleibt.
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Weiters ist es günstig, wenn Vorkehrungen getroffen sind um die Dichtung
formschlüssig an der Rohrspitze 3 zu halten. Dazu dient ein vom Innenring 5 radial
einwärts verlaufender Ansatz 9, der an derlstirnseite der Rohrspitze 3 anliegt.
Die Querwand 6 verläuft beim gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Ebene
mit dem Ansatz 9, sie kann aber auch in axialer Richtung ein Stück zum Distanzring
7 hin versetzt sein: Die beiden Ringe der Dichtung brauchen nicht verschieden lang
zu sein und ihre freien Begrenzungsränder liegen in einer Ebene.
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Die Fig. 3 zeigt eine Dichtung, die statt einer radial verlaufenden
Querwand mit stark abgerundetem Übergang zu einem der beiden Ringe der Dichtung
eine kegelige Querwand aufweist, die ebenfalls ein leichtes Zusammenstecken der
Rohre ermöglicht. Dabei ist die Dichtung gemäß Fig. 3 zur festen Verbindung mit
einer Muffe bestimmt.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Dichtung sind der Außenring
4 und der Innenring 5 durch.Jzwei'Querwände 6 und 10, die, im Querschnitt betrachtet,
geknickt ausgebildet sind, miteinander verbunden. Durch die besondere Formgebung
werden trotz Vorhandensein von zwei Querwänden nur geringe radiale Kräfte Zwischen
Außen- und Innenring übertragen. Da bei radialer Kompression zier Dichtung die Querwand
10 in den Hohlraum hinein gefaltet wird, ist bei dieser Ausführungsform ein besonderer
Distanzring in den meisten Anwendungsfällen entbehrlich.
Gemäß Fig.
5 und 6 schließen der jeweilige Innenring 5 mit dem jeweiligen Außenring 4 des Dichtungsringes
1 vor dessen Einbau einen spitzen Winkel C7-von vorzugsweise 20o ein. Dabei sind
Verbreiterungen 11 des Außenringes 4 vorgesehen. Gemäß Fig. 7 und 8 wird
das Dichtungsprofil 1 auf dem Rohrspitz, vorzugsweise mit Hilfe
einer vulkanisierbaren Kautschukklebelösungsschichte 14 fixiert. Es weist
einen seitlichen Fortsatz 9 auf, der beim Aufstecken der Muffe 2 über den Rohrspitz
3 verhindert, daß das Dichtungsprofil 1 axial entlang des Rohrspitzes weggeschoben
wird.
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Der an der Innenseite eines Schenkels angebrachte Klemmring 15 oder
die_Verbreiterung 7 läuft in eine oder mehrere Spitzen zu, um ein leichteres Verbiegen
unter Klemmwirkung zu gestatten. Der Klemmring ist entweder senkrecht zum Profilschenkel,
oder aber vorzugsweise von der Profilbasis abgewandt schräg nach innen gerichtet.
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8o11 das Dichtungsprofil 1, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, in
die Muffe eingeschoben werden, ist der Außenring 4 vorzugsweise bei 12 verlängert,
um einen'Ansehlag am Muffengrund 13 zu ergeben.
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Die besondere Ausbildung des Klemmringes hat sich auch daraus ergeben,
daß zur Überbrückung der Dimensionstoleranzen des Muffenspaltes ein Profil gewählt
werden muß, welches beim größtmöglichen Muffenspalt noch eine Einschubkraft von
mindestens 20 - 40 kg notwendig macht, wodurch auch hier ein festhaftender
Sitz gegeben ist, und welche beim kleinstmöglichen Muffenspalt eine Einschubkraft
von nicht mehr als 100 - 120 kg erforderlich macht, da dies die Grenze der Mög-
lichkeit
für händisches Einschieben darstellt. Demnach zeigt Fig. 11 die Vorteile eines schräg
nach innen verlauf enden Klemmringes beim Profil A, welches einen Muffenspalt von
19 - 27 mm befriedigend zu überbrücken gestattet, gegenüber einem nicht schräg verlaufenden
Klemmring im Profil B oder einem nicht spitz zulaufenden Klemmring im Profil C.
Das Verfahren zur Herstellung einer Rohrverbindung besteht aus folgenden Schritten:
Nach der Herstellung der Rohre wird mittels eines Klebemittels, vorzugsweise mittels
eines selbstvulkanisierenden Haftmittels, mit jeweils einem Ende jedes Rohres, z.B.-mit
der Muffe, eine erfindungsgemäße Dichtung verbunden; an der Baustelle wird die mit
dem folgenden Rohr in Berührung zu bringende Fläche der Dichtung mit einem gleichen
oder ähnlichen Klebemittel bestrichen, -das im zähflüssigen Zustand gleichzeitig
als Gleitmittel wirkt, und die Rohre werden ineinander gesteckt. Dadurch wird die
Arbeit an der Baustelle sehr vereinfacht und die Montagezeit auf ein Minimum reduziert,
da Arbeiten wie Einpressen oder Einstemmen einer Dichtung oder Vergießen der Muffe
entfallen.
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Zum Anklebender Dichtung an das Rohr, insbesondere wenn die Dichtung
aus Polychloropren besteht, ist eine Synthesekautschuklösung auf der Basis von Polychloropren,
die einen Zusatz von etwa 20 $ Kunstharz, vorzugsweise Phenolformaldehydharz, enthält,
sehr gut geeignet. Weiters hat es sich als zweckmäßig erwiesen, als Vulkanisationsmittel
vorzugsweise Bleiglätte zu verwenden, dessen Anteil etwa 2 - 3 Gewichtsprozente,
bezogen auf den Chloroprenanteil, beträgt: Durch die elastische, festhaftende Verbindung
aufeinanderfolgender Rohre über die zwischengeschaltete Dichtung, ins.-besondere
wenn die Dichtung mitbeiden Rohren verklebt ist; sind die Rohre in axialer und radialer
Richtung um gewisse Stücke gegeneinander verschiebbar und daher auch gegeneinander
schwenkbar.
Dadurch werden nicht nur Durchmessertoleranzen und Abweichungen von der kreisförmigen
Querschnittsform der Rohre ausgeglichen, sondern der Rohrstrang kann auch an Bodenunebenheiten
und an die vorgeschriebene Leitungsführung gut angepaßt werden, ohne daß die Dichtigkeit
der Rohrverbindung darunter leidet. Aus diesem Grunde ist auch für die jeweilige
lichte Rohrweite, trotz der variierenden Muffenspaltweiten, immer nur ein und dieselbe
Ringdimension erforderlich. Durch seine Konstruktion gleicht der erfindungsgemäße
Dichtungsring die vorkommenden Spaltdifferenzen aus.