DE19712439A1 - Zugfeste Rohrverbindung und Vorrichtung zum Lösen derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zugfeste Rohrver­ bindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige zugfeste Rohrverbindung ist durch offenkundige Vorbenutzung bekannt. Sie wird insbesondere für Druckrohrleitungen verwendet. Derartige Druckrohrlei­ tungen und Rohrverbindungen sind als Industrierohre, für die kommunale Gas- und Wasserversorgung sowie im Druckwas­ ser-Ableitungsbereich im Einsatz und müssen mit Spitzen­ drücken von 10 bar belastbar sein, wobei geplant ist, zukünftig mit noch deutlich höheren Drücken zu arbeiten. Prüfdrücke, mit denen die Festigkeit und Dichtheit der Ver­ bindung getestet wird, liegen in jedem Fall höher als der Betriebsdruck.

Die bekannte Rohrverbindung umfaßt zunächst eine Muffe, die entweder Bestandteil eines Rohrendes oder Rohr­ leitungsteils ist. In die Muffe wird das Spitzende des anzuschließenden Rohres bis in eine Anschlagstellung einge­ schoben, in der der in die Innenumfangsnut der Muffe einge­ legte Dichtring den Rohrinnenbereich sicher abdichtet. Gegen die Mündungsseite des Muffenstückes kann mittels meh­ rerer axial gerichteter Schrauben ein Spannring geschraubt und gegen die Muffe verspannt werden, bis dessen muffensei­ tige Stirnwand an der Stirnwand der Muffe anliegt. Ein Klemmring, der zwischen Muffe und Spannring auf dem Rohr angeordnet ist, weist auf seiner Außenumfangsfläche eine Schrägfläche auf, die zu einer Schrägfläche am Innenumfang des Spannrings komplementär ist und beim Verspannen des Spannringes gegen die Muffe die axiale Verspannkraft in eine radiale Haltekraft umsetzt. Dadurch wird erreicht, daß die Innenumfangsfläche des Klemmringes fest auf die Auße­ numfangsfläche des Rohres gedrückt wird. Insbesondere bei axialem Zug am Rohr ist so die Zugfestigkeit der Rohrver­ bindung gewährleistet.

Im Rahmen einer breiteren Verwendung von Kunststoffma­ terialen für Rohrsysteme ist es wünschenswert, Kunststoff­ muffen verwenden zu können, da sich diese besonders ein­ fach, z. B. durch Heizelementstumpfschweißen, an Rohren oder Rohrleitungsteilen aus Kunststoff anschweißen lassen.

Die oben beschriebene Rohrverbindung, bei der die Muffe aus Metallguß besteht, läßt sich jedoch nicht ohne weiteres auf Kunststoffmuffen übertragen, da es aufgrund der Materialeigenschaften bei höheren Drücken dazu kommen kann, daß sich die Muffe verformt. Dies kann dazu führen, daß die Dichtheit der Rohrverbindung nicht mehr gewährlei­ stet ist.

Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, eine zugfeste Rohrverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die insbesondere für Kunststoffmuffen geeignet ist und erhöhten Prüfdrücken standhält.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring an seiner zur Muffe weisenden Seite mit einem glockenartigen Fortsatz versehen ist, mit dem er die Außenumfangsfläche der Muffe zumindest auf einem Teil ihrer axialen Länge umschließt.

Das Prinzip der Erfindung beruht somit im wesentlichen darauf, daß der glockenartige Fortsatz eine radiale Verfor­ mung der Muffe insbesondere in den Abschnitten zwischen den Befestigungsschrauben verhindert. Dies geschieht dadurch, daß der Spannring, der in hochfester Ausführung z. B. aus Metallguß bestehen kann, mit seinem die Außenumfangsflächen der Muffe übergreifenden Werkstoffbereich diese zusätzlich stützt. Diese Art der Stützung ermöglicht somit vor allem auch eine bessere Kraftverteilung des auf die Muffe einwir­ kenden Rohrinnendrucks.

Wesentlich im Rahmen der Erfindung ist, daß weder Maß­ nahmen zur Stabilisierung an der Muffe selbst zu treffen sind, noch daß mehr Schrauben als beim Stand der Technik eingesetzt werden, deren Montage mühselig ist.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bildet der glockenartige Fortsatz mit der Muffe eine Ring­ schnappverbindung aus.

Dies hat den Vorteil, daß eine axiale Verformung des Spannringes insbesondere in den Abschnitten zwischen den Befestigungsschrauben verhindert wird, weil ein zusätzli­ cher Kraftschluß in Axialrichtung zwischen Spannring und Muffe hergestellt ist.

Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Muffe,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Klemmring, wobei zwei unterschiedliche Reibbeläge an seiner Innenumfangsflä­ che gezeigt sind,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Spannring,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die zusammengesteckte Rohrverbindung mit eingeschobenem Rohr, wobei im unteren Teil der Fig. 4 eine Befestigungsschraube gezeigt ist und

Fig. 5 die Rohrverbindung gemäß Fig. 4 ohne Befesti­ gungsschraube und mit einer Lösevorrichtung für den Spann­ ring.

Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Rohrverbin­ dung besteht zunächst aus einer Muffe 11, einem mit einem Schlitz versehenen Klemmring 12 und einem Spannring 13. Diese Teile mit gemeinsamer Mittelachse M sind in den Fig. 1 bis 3 gesondert dargestellt.

Die Anbringung des Spannrings 13 an der Muffe 11 erfolgt mit wenigstens zwei über den jeweiligen Umfang ver­ teilten Schrauben 14, die axial fluchtende Bohrungen 15 durchgreifen, die im Spannring 13 und in der Muffe 11 ange­ ordnet sind.

Die Muffe 11 befindet sich am Ende eines ersten, nicht gezeigten Rohres und kann unmittelbar an dem Rohrende befe­ stigt sein oder mittels eines nicht gezeigten Flansches an einen am Rohrende angebrachten Gegenflansch angeschraubt werden. Im Bereich der Muffenmündung 16 ist in der Muffe 11 eine Innenumfangsnut 17 ausgebildet, zur Aufnahme einer umlaufenden Dichtung 18 (Fig. 4).

Der Klemmring 12 weist an seiner Außenumfangsfläche 19 zwei zur Muffe 11 hin konisch erweiterte Abschnitte auf, die von einer radialen Absatzstufe 20 getrennt sind. Die mit der Außenfläche 19 des Klemmrings 12 zusammenwirkende Innenumfangsfläche 21 des Spannrings 13 ist dazu komplemen­ tär ausgebildet und weist ebenfalls zwei sich zur Muffe 11 hin konisch erweiternde Abschnitte auf, die durch eine ent­ sprechende radiale Absatzstufe 22 voneinander getrennt sind.

Bei der Herstellung der Rohrverbindung werden zunächst der Spannring 13 und der Klemmring 12 lose auf das Rohr 27 aufgesteckt. Dann wird das Rohr 27 bis zum Anschlag 36 in die mit dem Dichtring 18 versehene Muffe 11 ein- und der Klemmring 12 nachgeschoben, bis er an der Muffe 11 anliegt. Nun wird der Spannring 13 mittels der Verschraubungen 14 mit der Muffe 11 verspannt. Bei der Axialbewegung des Spannrings 13 kommt es zur gegenseitigen Anlage der koni­ schen Schrägflächenpaarungen 19 und 21. Nun gleiten die Schrägflächen 19 und 21 aufeinander, wobei aus der axialen Verspannkraft eine Radialkraft resultiert, die die Innen­ fläche 25 des Klemmrings 12 auf die Außenfläche 26 des Spitzendes des eingeschobenen Rohres 27 preßt.

Bei axialem Zug am eingeschobenen Rohr 27 bewirken reibungserhöhende Mittel, wie ein Reibbelag 28 aus Korund oder Zähne 28' an der Innenumfangsfläche 25 des Klemmrings 12 eine gewisse Mitbewegung des Klemmrings 12. Da der Spannring 13 relativ zur Muffe 11 feststeht, gleitet die konische Außenumfangsfläche 19 des Klemmrings 12 relativ zu der konischen Innenumfangsfläche 21 des Spannrings 13. Wie­ der wird die axiale Zugkraft in eine Radialkraft umgelenkt, die den Klemmring 12 noch stärker an die Außenumfangsfläche 26 des Rohres 27 preßt. Dadurch ist die Zugfestigkeit der Rohrverbindung gewährleistet.

Der Spannring 13 weist muffenseitig einen glockenarti­ gen Fortsatz 29 auf, mit dem er die Außenumfangsfläche 30 der Muffe 11 auf einem Teil ihrer axialen Länge relativ eng umschließt. Die Innenumfangsfläche 31 des glockenartigen Fortsatzes 29 erweitert sich konisch zur Muffe 11 hin. Sie ist von einer radialen Ringstirnfläche 32 in zwei gestufte Abschnitte 31a, 31b unterteilt. In dem vom glockenartigen Fortsatz 29 übergriffenen Bereich 33 der Muffe ist eine umlaufende Außenumfangsnut 34 angeordnet, in die der muf­ fennähere Flächenabschnitt 31a des Fortsatzes 29 mit der Ringstirnfläche 32 eingreifen kann. Die Außenumfangsfläche 30 ist im Bereich der Mündung 16 angefast, so daß eine Schrägfläche 35 ausgebildet ist, die ein zentriertes Auf­ gleiten des Spannrings 13 auf die Muffe 11 ermöglicht.

Beim axialen Verspannen des Spannrings 13 gegen die Muffe 11 gleitet der muffennähere Abschnitt 31a der Innen­ umfangsfläche 31 des glockenartigen Fortsatzes 29 zunächst auf die Schrägfläche 35 auf, wobei sich der glockenartige Fortsatz 29 leicht aufspreizt. Beim weiteren Verspannen schnappt der Abschnitt 31a mit der Ringstirnfläche 32 schließlich in die umlaufende Nut 34, so daß eine Ring­ schnappverbindung gebildet ist.

In Fig. 4 ist die Rohrverbindung im eingeschnappten Zustand gezeigt. Das Spitzende des Rohres 27 ist bis zu einem Anschlag 36 in die Muffe 11 eingeschoben, und der Spannring 13 ist weitestmöglich gegen die Muffe 11 ver­ spannt. Der glockenartige Fortsatz 29 des Spannrings 13 bietet der Muffe 11 insbesondere im umschlossenen Bereich 33 eine hohe radiale Unterstützung. Dies wird durch den formschlüssigen Eingriff des muffennahen Abschnitts 31a in die umlaufende Nut 34 unterstützt. Insbesondere in Verbin­ dung mit einem hochfesten Spannringmaterial, wie beispiels­ weise verstärkten Kunststoffen, ist eine radiale Verformung des Spannrings 13 extrem eingeschränkt.

Während beim Stand der Technik Spannring 13 und Muffe 11 durch die Schrauben 14 nur über vier Ankerpunkte mitein­ ander befestigt sind, gelingt es bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung, Spannring 13 und Muffe 11 über den gesamten Unfang radial kraftschlüssig miteinander zu verbinden. Dadurch ist zunächst eine radiale Verformung der Muffe zwi­ schen den Ankerpunkten deutlich verringert.

Durch das Zusammenwirken der gegenüberliegenden Anschlagflächen 32, 37 von Ringstirnfläche 32 und der spannringnahen Innenfläche 37 der umlaufenden Nut 34 wird zusätzlich ein umlaufender axialer Formschluß zwischen Spannring 13 und Muffe 11 erreicht. Es ist daher auch keine axiale Verformung der Muffe 11 oder des Spannrings 13 mög­ lich. Somit ist eine mit wenigen Schrauben 14 zu vollzie­ hende zugfeste Rohrverbindung 10 geschaffen, die eine gün­ stige Kraftverteilung bei geringem Materialaufwand ermög­ licht.

Im zusammengesteckten Zustand bilden die Außenumfangs­ fläche 30 der Muffe 11 und die Innenumfangsfläche 31 des glockenartigen Fortsatzes 29 einen umlaufenden Ringspalt 38, der sich nach außen konisch öffnet und zum Ansatz eines Lösewerkzeuges 39 dient. Dieses ist in Fig. 5 dargestellt. Es liegt in Form eines ringförmigen Segments 51 vor.

Je nach Anzahl der bei der Rohrverbindung 10 vorhan­ denen Verschraubungen 14 wird eine entsprechende Zahl glei­ cher Lösewerkzeuge 39 über den Umfang der Anordnung ange­ bracht. Eine solche "Ringanordnung" mehrerer Lösewerkzeuge 39 kann von einer nicht gezeigten, ggf. elastischen Man­ schette umgriffen und dadurch zusammengehalten werden.

Jedes Segment 51 umgreift den Spannring 13 auf seiner Außenfläche und weist - wie ersichtlich - einen im wesent­ lichen U-förmigen Querschnitt auf. An dem der Muffe 11 zugewandten U-Schenkel 43 ist ein keilförmiger Ansatz 40 nach innen gerichtet angeordnet, der in den umlaufenden Ringspalt 38 eingesetzt wird.

Das Lösewerkzeug 39 ist gegenüber der muffenabgewand­ ten Seite 42 des Spannrings 13 mittels einer Abdruckspindel 41 verspannbar. Diese befindet sich am freien Ende 45 des anderen U-Schenkels 44 und ist relativ zu diesem axial ver­ schraubbar. Am muffenseitigen Ende 46 der Abdruckspindel 41 ist eine Gelenkkugel 49 angeordnet, die von einer Gelenk­ schale 47 aufgenommen ist. Diese ist Teil eines Stützkör­ pers 48, der auf seiner der Muffe 11 zugewandten Seite einen Zapfen 50 aufweist, der in die Bohrung 15 passend eingreift und sich mit einem umlaufenden Kragen 52 gegen den Spannring 13 abstützt.

Zum Lösen eines Spannrings 13 bringt man den zunächst Zapfen 50, der bezüglich der Abdruckspindel 41 schwenkbar ist, mit der Bohrung 15 in Eingriff. Dann werden die keil­ förmigen Ansätze 40 der einzelnen Ringsegmente 51 in den Ringspalt 38 eingeschwenkt. Nun wird durch Verschrauben der Abdruckspindel 41 das Lösewerkzeug 39 gegen den Spann­ ring 13 verspannt. Dabei wird der keilförmige Ansatz 40 jedes Segmentes 51 in Löserichtung L bewegt. Der Keil 40 untergreift den muffennahen Abschnitt 31a des glockenarti­ gen Fortsatzes 29 derart, daß dieser mit der Ringstirnflä­ che 32 aus der umlaufenden Nut 34 herausgespreizt wird. Dadurch kann der Spannring 13 aus seiner Rastverbindung mit der Muffe 11 gelöst und abgezogen werden.

Das Lösewerkzeug 39 mit Abdruckspindel 41 und Stütz­ körper 48 sind vorzugsweise aus Metall gefertigt.

Claims (13)

1. Zugfeste Rohrverbindung mit einer Muffe am Ende ei­ nes Rohrkörpers, einem in die Muffe eingesteckten Spitzende des anderen Rohres und mit einem am Außenmantel dieses Roh­ res angreifenden Klemmring, der mit mindestens einer koni­ schen Außenmantelfläche versehen ist, an der eine konische Gegenfläche eines den Klemmring übergreifenden Spannrings angreift, der mittels über den Umfang verteilt angeordneter Schrauben axial gegen die Muffe verspannbar ist, und wobei zwischen Spitzende und Klemmring in einer Innenumfangsnut der Muffe ein umlaufender Dichtring angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (13) an seiner zur Muffe (11) weisenden Seite mit einem glockenartigen Fortsatz (29) versehen ist, mit dem er die Außenumfangsfläche (30) der Muffe (11) zumindest auf einem Teil ihrer axialen Länge umschließt.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der glockenartige Fortsatz (29) mit der Muffe (11) formschlüssig in Eingriff bringbar ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der glockenartige Fortsatz (29) mit der Muffe (11) eine Ringschnappverbindung ausbildet.

4. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Innenum­ fangsfläche (31) des glockenartigen Fortsatzes (29) zur Muffe (11) hin konisch erweitert und von einer sich im wesentlichen radial erstreckenden Ringstirnfläche (32) stu­ fenförmig in zwei Abschnitte (31a, 31b) unterteilt ist und daß die Ringstirnfläche (32) eine an der Außenumfangsfläche (30) der Muffe (11) ausgebildete umlaufende Gegenstirnflä­ che (37) hintergreift.

5. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmantelflä­ che (30) der Muffe (11) im Bereich der Muffenstirn (24) unter Bildung einer Aufgleitschräge (35) für den glockenar­ tigen Fortsatz (29) des Spannrings (13) angefast ist.

6. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenumfangsflä­ che (31) des glockenartigen Fortsatzes (29) mit der Außen­ mantelfläche (30) der Muffe (11) einen umlaufenden Ringspalt (38) zum Ansatz eines Lösewerkzeuges (39) ausbil­ det.

7. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außenum­ fangsfläche (19) des Klemmrings (12) zur Muffe (11) hin konisch erweitert und von wenigstens einer radialen Absatzstufe (20) in mindestens zwei Abschnitte unterteilt ist und daß die Innenumfangsfläche (21) des Spannrings (13) komplementäre Schrägflächen und eine komplementäre Absatzstufe (22) aufweist.

8. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (11) aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyethylen oder Poly­ propylen gebildet ist.

9. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (12) auf seiner Innenumfangsfläche (25) gezahnt ist oder mit ei­ nem Haftreibungsbelag (28), wie Korund o. dgl., versehen ist.

10. Lösewerkzeug für eine Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösewerkzeug (39) als Ringsegmente (51) ausgebildet ist, welches den Spannring (13) auf seiner Außenfläche umgreift und gegen ihn verspannbar ist und auf seiner der Muffe (11) zugewandten Seite einen keilförmigen Ansatz (40) zum Eingriff in den umlaufenden Ringspalt (38) aufweist.

11. Lösewerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es einen im wesentlichen U-förmigen Quer­ schnitt aufweist, wobei an dem einen U-Schenkel (43) der keilförmige Ansatz (40) angeordnet ist und der andere U-Schenkel (44) mittels einer am freien Schenkelende (45) angeordneten Abdruckspindel (41) gegen die Mündungsseite (24) der Muffe (11) verspannbar ist.

12. Lösewerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das dem Spannring (13) zugewandte Ende der Abdruckspindel (41) einen Stützkörper (48) beaufschlagt, der einen in die Bohrung (15) passenden Zapfen umfaßt.

13. Lösewerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abdrückspindel (41) mit dem Stützkörper (48) über ein Raumgelenk, wie Kugelgelenk (47) verbunden ist.