DE1907474B2

DE1907474B2 - Vorrichtung zum Kuppeln zweier Kunststoffrohre

Info

Publication number: DE1907474B2
Application number: DE691907474A
Authority: DE
Inventors: Erling Rotebro Roos (Schweden)
Original assignee: Granges Essem AB
Current assignee: Granges Essem AB
Priority date: 1968-02-19
Filing date: 1969-02-14
Publication date: 1979-03-01
Also published as: NL164943C; FR2002186A1; DE1907474C3; NL164943B; BE728612A; US3532367A; CH486658A; NL6902617A; JPS5035685B1; DE1907474A1; SE331008B; NO126756B; GB1262733A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kuppeln zweier Kunststoffrohre, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben und beispielsweise aus der GB-PS10 29 123 bekannt ist

Zu der bekannten Rohrkupplung gehört ein ringförmiges Kupplungselement, das in eine in der Innenmantelfläche des einen Rohres vorgesehene Umfangsnut eingesetzt ist und einen Kranz von Zähnen aufweist, welche in die Richtung weisen, in der das zweite Rohr in « das erste Rohr eingeschoben wird.

Beim Zusammenstecken von zwei Rohren weichen die Zähne des Kupplungselementes etwas nach außen aus, verhindern jedoch ein Lösen der Rohre voneinander, indem sie bei einer entgegengesetzt gerichteten so Bewegung eine Keiiwirkung ausüben bzw. sich in die Außenmantelfläche des eingeschobenen Rohres eingraben.

Abgesehen davon, daß das Kupplungselement der bekannten Rohrkupplung keine zufriedenstellende Rückhaltekraft ausübt, eignet sich die Rohrkupplung auch nur zur Verbindung von Rohren mit sehr geringen Herstellungstoleranzen, die entsprechend teuer sind. Dies liegt daran, daß ein Abschnitt des Kupplungselementes der bekannten Rohrkupplung zylindrisch ist und nur dann zentriert wird, wenn die zugeordnete Aufnahmenut sehr genau bearbeitet ist.

Wenn größere Toleranzen vorhanden sind, vor allem auch dann, wenn Kunststoffrohre mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten miteinander verbunden werden sollen, kommt das Kupplungselement der bekannten Rohrkupplung exzentrisch zu liegen und läßt keine feste Verbindung zwischen den Rohren entstehen.

Die geschilderten Nachteile gelten auch für eine aus der GB-PS 10 24 537 bekanntgewordene Rohrkupplung, Das Kupplungselement besteht hier aus einem zylindrischen Gummiring, an den ein Kranz von schräg nach innen gerichteten Metall-Lamellen anvulkanisiert ist Beim Ineinanderstecken der Rohre rasten die Lamellen hinter einer Schulter des inneren Rohres ein. Mit Hilfe einer im Ringraum zwischen den Rohren axial verschiebbaren Hülse lassen sich die Lamellen aus ihrer Verriegelungsstellung herausdrücken, so daß die Rohre voneinander gelöst werden können.

Bei Rohren mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten oder mit größeren Herstellungstoleranzen läßt die feste Verbindung im Rohre zu wünschen übrig, weil sich das zylindrische Kupplungselement nicht von selbst zentriert

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die meisten bekannten Rohrkupplungen außer dem eigentlichen Kupplungselement noch einen Dichtungsring zur druckfesten Verbindung der Rohre aufweisen, der in eine mit axialem Abstand von der das Kupplungselement aufnehmenden Nut angeordnete Aufnahmenut eingelegt ist

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rohrkupplung zu schaffen, die sich insbesondere zur Verbindung von Kuaststoffrohren mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie von Rohren eignet, an deren Herstellungsgenauigkei! keine großen Anforderungen gestellt werden. Hierbei soll Vorsorge getroffen sein, daß sich das Kupplungselement von selbst in seiner Aufnahmenut zentriert was für die feste Verbindung von Rohren mit größeren Maßabweichungen Voraussetzung ist

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des ersten Anspruches zusammengefaßten Merkmale gelöst

Dadurch, daß sich von dem Grundkörper des Kupplungselementes, der in eip? Umfangsnut des zweiten Rohres einrastet, ein kegelstumpfförmiger Kragen abstreckt, der sich infolge der Elastizität des Materials soweit wie möglich auszudehnen sucht, wird das Kupplungselement stets von selbst in der es aufnehmenden Umfangsnut zentriert, und zwar ungeachtet größerer Herstellungstoleranzen oder auf Wärmeausdehnung zurückgehender Maßabweichungen. In jedem Fall ist hierdurch eine feste Verbindung zwischen den Rohren sichergestellt.

Durch Ausbildung der Vorrichtung nach Anspruch 2 läßt sich die Selbstzentrierung des Kupplungselementes noch weiter verbessern.

Die erfindungsgemäße Rohrkupplung eignet sich besonders für Rohre aus Polyolefin, die sich durch einen Klebevorgang nur unter Schwierigkeiten oder gar nicht miteinander verbinden lassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachstehend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Rohrkupplung gemäß Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Rohrkupplung,

Fig.3 eine weitere Ausführungsform einer Rohrkupplung und

Fig.4 im Schnitt das Kupplungselement der Rohrkupplungen nach den F i g. 1 bis 3 in unbelastetem Zustand.

Die F i g. 1,2 und 3 zeigen die Endabschnitte von zwei Rohren 10, 11, die mittels einer Rohrkupplung

miteinander verbunden sind. Das Rohr 10 ist mit einem muffenförmigen Abschnitt 12 versehen, der das Rohr 11 umgreift. In den einander zugewandten Mantelflächen der Rohre 10 und 11 befinden sich die Unifangsnuten 13 bzw. 14. Das Kupplungselement 13, das zweckmäßigerweise einstückig ausgebildet ist und vorzugsweise aus hartem, jedoch elastischem Kunststoff besteht, ist in der Umfangsnut 13 aufgenommen und besteht aus einem den Grundkörper des Kupplungselementes 13 bildenden, kegelstumpfförmigen Ring 16 sowie einem to federnden Organ 17, das im folgenden näher beschrieben wird.

Die untere Stirnfläche des Ringes 16 bildet eine radial gerichtete Lippe 18, die mit der radial gerichteten Seitenwandung 19 der Umfangsnut 14 zusammenwirkt, um ein Auseinanderziehen der Rohre .10,11 entgegengesetzt zur Richtung ihres Zusammenfügen zu verhindern. Der Innendurchmesser an der Oberseite des Ringes 16 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des muffenförmigen Abschnittes 12 und ist vorzugsweise etwas größer als dieser, so daß die radial verlaufende, durchgehende Stirnfläche 20 vollständig an der radial gerichteten Seitenwandung 21 der Umfangsnut 13 anliegt, damit das Kupplungselement 13 nicht axial aus dem muffenförmigen Abschnitt 12 herausgezo- JS gen wird und andererseits das Rohr 11 an der Stirnfläche 20 vorbeigeschoben werden kann.

Die Konizität des Ringes 1Θ ist derart gewählt, daß in unbelastetem Zustand sein kleinster Durchmesser etwa gleich oder vorzugsweise etwas geringer ist als der Durchmesser des Rohres It ami Grund der Umfangsnut 14. Die aus der Umfangsnut 13 herausragende Lippe 18 des Kupplungselementes 13 rastet daher in die Umfangsnut 14 ein, wenn die Rohre 10 und U zusammengesteckt werden. Das federnde Organ 17, welches in der Umfangsnut 13 aufgenommen ist, bewirkt durch das Zusammengreifen seines freien Randes mit der der Seitenwandung 21 gegenüberliegenden Seitenwandung 22 der Umfangsnut 13 eine Zentrierung des Ringes 16 gegenüber dem muffenförmigen Abschnitt 12 und verhindert, daß das Kupplungselement 13 in axialer Richtung an der Umfangsnut 13 vorbei in den muffenförmigen Abschnitt 12 hineingeschoben wird. Das federnde Organ 17 erstreckt sich von der oberen Stirnfläche des Ringes If im spitzen Winkel zum Grund 23 der Umfangsnut 13, an weichem es über einen Teil seiner Länge elastisch anliegt Da das federnde Organ 17 mit Abstand von seiner Verbindungsstelle mit dem Ring 16 elastisch am Grund 23 der Umfangsnut 13 anliegt, wird der Ring 16 gegenüber dem so muffenförmigen Abschnitt 12 zentriert, so daß die Umfangsnut 13 ohne größere Herstellungsgenauigkeit eingeschnitten werden kann. Bd dem federnden Organ 17 handelt es sL'h zweckmäßigerweise um einen durchgehenden, ringförmigen Kragen. Alternativ kann es sich jedoch auch um eine Anzahl von einzelnen Zungen handeln, die sich im Winkel vom Ring 16 abstrecken.

Der Ring 16 muß normalerweise erhebliche Axialbelastungen aufnehmen und Kräften widerstehen, die ihn aus der Umfangsnut 13 herauszubewegen suchen. Das Kupplungselement 15 soll daher aus einem verhältnismäßig harten, aber federnden Material bestehen. Um das Kupplungselement 15 ohne größere Anstrengungen in die ihm zugeordnete Umfangsnut 13 einzusetzen, ist der Ring 16 verhältnismäßig dünn. Trotzdem muß seine Dicke größer sein als die des federnden Organs 17. Insbesondere dann, wenn das Organ 17 ein ringförmiger Kragen Ist, erfährt der Ring 16 eine vorteilhafte Versteifung, ohne daß seine Fähigkeit, beim Zusammen fügen der Rohre 10, U in die Umfangsnut 13 einzurasten, verlorengeht.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 ist die Innenwandung des Abschnittes 12 unterhalb der Umfangsnut 13 mit einem ringförmigen Sitz oder einer Nut zur Aufnahme eines elastischen Dichtungsringes 24 versehen. Gemäß F i g. 3 kann der Dichtungsring auch in einer Nut aufgenommen sein, die sich zwischen der Umfangsnut 13 und der Mündungsöffnung des muffenförmigen Abschnittes 12 befindet Der Dichtungsring 24 kann auch in der das Kupplungselement 13 aufnehmenden Umfangsnut 13 untergebracht sein, wobei sich das federnde Organ 17 über den Dichtungsring 24 an der radial gerichteten Seitenwandung 22 der Umfangsnut 13 abstützt Bei einer anderen Ausführungsform kann sich der Dichtungsring 24 am axial inneren Ende des Abschnittes 12 befinden und gemäß F i g. 1 auf der Stützfläche 23 auf ruhen, um zwischr.-der Stützfläche 25 und der Stirnfläche des Rohres U gekienmt zu werden, so daß in der Kuppelstellung der Rohre eine axial gerichtete Kraft vorhanden ist, welche die Rohre auseinander zu bewegen sucht

Wie cas den F i g. 1 bis 3 hervorgeht, verjüngt sich der Dichtungsring 24 zu seinen Stirnflächen hin, so daß die Rohre 10,11 zusammengesteckt werden können, ohne daß dabei der Dichtungsring 24 aus dem Sitz oder der Nut herausgedrückt wird. Der Dichtungsring kann darüber hinaus vorteilhafterweise in seiner Innenmantelfläche mindestens eine Umfangsnut aufweisen, weiche in Abhängigkeit von dem Abstand der einander gegenüberliegenden Wandungsflächen der Rohre 10,11 von dem Material des Dichtungsringes in mehr oder weniger großem Ausmaß ausgefüllt wird.

Im Hinblick darauf, daß die Tiefq der Umfangsnuten zur Aufnahme des Kupplungselementes 13 im Vergleich zur Wandstärke des Rohres 10 normalerweise ziemlich erheblich ist, kann das Rohr im Bereich der Umfangsnut 13 mit einer Verstärkung versehen sein. Zum Beispiel kann man in der Außenmantelfläche des muffenförmigen Abschnittes 12 gegenüber der Umfangsnut 13 eine flache Nut vorsehen und in diese einen Verstärkungsring einsetzen. In einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Rohre 10 und Ii aus Polyäthylen vom Typ HD und das Kupplungselement aus Acetalkunststoff bestehen, wobei auf das Rohr 10 im Bereich der Umfangsnut 13 ein Metallring aufgeschrumpft werden kann.

Bei dem Ausfühnngsbeispiel nach F i g. 1 stimmt die axiale Länge der Umfangsnut 13 im wesentlichen ir<t dem Abstand zwischen der Stirnfläche 20 des Ringes 16 und tljM freien Ende des federnden Organs 17 überein, so daß das Kupplungselement 15, das mit seiner Stirnfläche 20 und dem erwähnten freien Elide an den Seitenwandungen 21 bzw. 22 der Umfangsnut 13 anliegt, im wesentlichen axial verschiebbar in der Umfangsnut 13 festgehalten iut. Im Hinblick darauf soll der Ring 16 in unbelastetem Zustand eine axiale Länge haben, die etwas geringer ist als die axiale Länge der Umfangsnut 13, so daß er in die Nut eintreten kann. Die axiale Länge des Organs 17 soll jedoch der axialen Länge der Umfangsnut 13 gleich sein oder diese etwas überschreiten. Die Fig.4 ze^t das Kupplungselement 15 im Querschnitt und läßt deutlich erkennen, daß das federnde Organ 17 länger ist als der Ring 16. Darüber hinaus zeigt die Fig. 1, daß die Länge des federnden Organs 17 größer ist als die axiale Länge der

Umfangsnut 13.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 hat die Umfangsnut 13 zur Aufnahme des Kupplungselementes 15 eine größere axiale Länge als das Kupplungselement 15. Auf diese Weise können die miteinander verbündenen Rohre 10, ti eine begrenzte Axialbewegung zueinander ausführen, to daB Längen Veränderungen der Rohre z. B. aufgrund von Temperaturunterschieden von der Kupplung aufgenommen werden. Damit von der Kupplung sowohl Lingenzunahmen als auch Längenabnahmen aufgenommen werden können, werden die Rohre ίθ, 11 nach Ihrem Zusammenkuppeln zweckmäßigerweise in eine Stellung gebracht, in welcher die Umfangsnut 14, deren Querschnitt dreieckig ist, einen Abstand von den radial gerichteten Seitenwandungen 21, 22 der Umfangsnut 13 hat, so daß bei einer Längenausdehnung der Rohre diese eine Lage einnehmen oder sich einer Lage nähern, in welcher sich das Kupplungselement 15 in der in vollen Linien ausgezogenen Stellung befindet, während sie bei einer Längenab· nähme eine relative Lage erreichen, in welcher die Stirnfläche 20 des Ringes 16 an der Seitenwandung 21 der Umfangsnut 13 anliegt und das Kupplungselement 15 sich daher in der strichpunktiert angedeuteten Stellung befindet. Auch bei der Ausführungsform nach Fig.3 können Lengenveränderungen der Rohre 10, Il von der Kupplung aufgenommen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Umfangtnut 13 in der gleichen Weise ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. L Damit sowohl Längenzunahmen als auch Längenabnahmen von der Kupplung aufgenommen werden können, werden die Rohre 10,11 nach dem Zusammenstecken in eine Stellung gebracht, in welcher Rieh die Stirnfläche 26 oes Rohres Il zwischen der in Fig.3 links wiedergegebenen Stellung und derjenigen Stellung befindet, in welcher die Stirnfläche 26 an der inneren Stützfläche 25 des Rohres 10 anliegt. Die rechte Seite der Fig.3 zeigt die Rohre 10, 11 in einer Zwischenstellung. Im Ausfuhrungsbeispiel nach Fig.3 ist somit der Ring 16 fast ganz innerhalb der Umfangsnut 13 aufgenommen. Das Kupplungselement 15 muß hierbei gute und dauerhafte elastische Eigenschaften aufweisen, so daß der Ring 16 von selbst wieder in die Umfangsnut 14 einrastet, wenn die Rohre 10,11 die auf der linken Seite der F i g. 3 wiedergegeberien Stellung einnehmen.

Gegebenenfalls kann mehr als ein Kupplungselement 15 mit zugeordneter Umfangsnut vorgesehen sein. Das Kupplungselement 15 kann auch in einer Umfangsnut des inneren Rohres 11 aufgenommen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Kuppeln zweier Kunststoffrohre, von denen das eine einen muffenförmigen Abschnitt zur Aufnahme des zweiten Rohres a aufweist und ein in einer Umfangsnut des einen Rohres aufgenommenes Kupplungselement aus hartem, jedoch elastischem Material einen Grundkörper in Form eines etwa kegelstumpfförmigen Ringes mit einer elastischen Lippe aufweist, die aus der Umfangsnut herausragt und beim Kuppeln in eine Umfangsnut des anderen Rohres einrastet, wobei diese Lippe und die Nut radiale Flächen aufweisen, die in der Kuppelstellung zusammenwirken und ein Auseinanderziehen der Rohre entgegengesetzt zur Richtung ihres Zusammenfügen verhindern, und zwischen den Rohren ein gesonderter Dichtungsring vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem einen kegelstumpfförmigen Ring (16) bildenden Grundkörper des Kuppjungselementes (15) an einer von der Lippe (18) entfernten Stelle ein federndes Organ (17) in der Form eines etwa kegelstumpfförmigen Kragens abstreckt, das im spitzen Winkel auf den Grund der Nut (13) dieses einen Rohres (10) zu gerichtet ist und mit seinem freien Ende an diesem anliegt, um das Kupplungselement (IS) gegenüber dem betreffenden Rohr (10) zu zentrieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des kegelstumpfförmigen Ringes (16), in radialer Richtung gesehen, größer ist als die Dicke des federnden Gfe ^ans (17).