DE19717185A1 - Rohrverbindung für Kurzrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung für Kurzrohre, insbesondere zum Kurzrohr-Relining, wobei das Spitzende eines ersten Rohres in eine an einem zweiten Rohr angeordnete Muffe einschiebbar ist, deren Innenumfangsflä­ che zumindest einen Dichtabschnitt und einen Aufweitab­ schnitt aufweist, wobei der Dichtabschnitt im zusammenge­ steckten Zustand einen in einer Außenumfangsnut des Spitz­ endes angeordneten Dichtring beaufschlagt und der Auf­ weitabschnitt zum durchmesservergrößernden Aufweiten der Muffe eine Spreizfläche umfaßt, die mit einer am Spitzende angeordneten Gegenfläche zusammenwirkt.

Kurzrohre werden vor allem beim sogenannten Kurzrohr- Relining eingesetzt. Dieses Verfahren bezieht sich auf das Verlegen von Rohren in ein bestehendes Rohrleitungssystem. Jedes Rohr weist ein Spitzende und ein Muffenende auf, so daß die Rohre auf einfache Weise zusammengesteckt werden können. Insbesondere benutzt man dieses Verfahren zur Sanierung von durch Erosion oder Korrosion bzw. durch Kriegsschäden oder ähnlichem beschädigte Rohrsysteme. Der Außendurchmesser eines Kurzrohrs ist dabei kleiner als der Innendurchmesser des vorhandenen Rohrsystems, so daß die Kurzrohre nacheinander in die vorhandene Rohrleitung einge­ schoben werden können. Dabei werden jeweils zwei Rohre nacheinander ineinandergesteckt.

Aus der DE 41 22 455 ist eine Rohrverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der ein Dichtungs­ ring mit zwei schräg nach oben vorstehenden Lappen in die Außenumfangsnut des Spitzendes eingelegt ist. Der den Dich­ tungsring im zusammengesteckten Zustand beaufschlagende Dichtabschnitt der Muffe weist eine kreiszylinderförmige Innenumfangsfläche auf, die gleichzeitig die die Muffe auf­ weitende Spreizfläche ausbildet.

Um zwei ineinandergeschobene Rohre zugfest miteinander zu verbinden, ist die Rohrverbindung nach Art einer Ring­ schnappverbindung ausgebildet, bei der die den Dichtab­ schnitt ausbildende Innenumfangsfläche der Muffe an ihrem der Muffenmündung abgewandten Ende an eine sich nach außen erstreckende Ringstirnfläche angrenzt, die eine Anschlags­ fläche für die Ringschnappverbindung ausbildet. Sie wirkt im zusammengesteckten Zustand mit einer Widerlagerfläche zusammen, die am Spitzende zwischen dem Dichtring und der Mündung des Spitzendes angeordnet ist.

Ein der Ringstirnfläche benachbarter muffenmündungs­ fernerer Abschnitt der Muffe ist als Innenkonus ausgebil­ det, der zur Anlage an einen Außenumfangskonus des Spitzen­ des dient. Durch die axiale Anordnung und Ausbildung der verschiedenen Muffenabschnitte von der Muffenmündung zum Spitzende in der Reihenfolge Dichtabschnitt, Ringstirnflä­ che, Anlageabschnitt weist ein relativ dünnwandiges Rohr im Bereich der Ringstirnfläche eine geringe Wanddicke auf.

Beim Einführen der Kurzrohre in das zu sanierende Rohr können durch Bodenversatz oder Krümmungen im Altrohr Biege­ spannungen auf das Relining-Rohr wirken. Diese sind gegebe­ nenfalls vom Rohr selbst nicht mehr kompensierbar und kön­ nen eine Radialrißbildung in der Muffe im Bereich der Ringstirnfläche zur Folge haben. Die Dichtheit der Rohrver­ bindung ist dann nicht mehr gewährleistet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Rohrverbin­ dung für Kurzrohre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der die Gefahr einer Undichtheit verringert ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtabschnitt und der Aufweitabschnitt in Axialrich­ tung hintereinander angeordnet sind, daß der muffenmün­ dungsnähere Abschnitt der Dichtabschnitt ist und die Spreizfläche auf einer umlaufenden, nach innen vorstehenden Rippe angeordnet ist, die im zusammengesteckten Zustand in eine Außenumfangsnut des Spitzendes eingreift.

Das Prinzip der Erfindung beruht somit im wesentlichen darauf, den Dichtabschnitt und den Aufweitabschnitt in axi­ aler Richtung voneinander zu trennen und den Aufweitab­ schnitt auf einer von der Innenumfangsfläche der Muffe nach innen vorstehenden Rippe anzuordnen. Damit wird die Wand­ stärke der Muffe im Bereich des Aufweitabschnittes ver­ stärkt und verhindert auf diese Art und Weise Spannungs­ risse in der Rohrwand.

Selbst wenn durch sehr hohe Spannungen in der Rohrver­ bindung ein Riß in der Wand des Spitzendes im Bereich der Außenumfangsnut für die Rippe auftritt, ist die Rohrverbin­ dung weiterhin dichtend, da in diesem Fall der Riß nur im Innern der Rohrleitung auftritt und der Dichtbereich nicht beeinträchtigt wird.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wie auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung, anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispie­ les. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rohrverbindung vor dem zusammenstecken,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zusammengesteckte Rohrverbindung, und

Fig. 3a bis 3e einen Ausschnitt des Dichtbereichs der Rohrverbindung gemäß Fig. 1 in verschiedenen Stadien beim Zusammenstecken der Rohrverbindung.

Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Rohrverbin­ dung umfaßt zunächst ein Spitzende 11 eines ersten Rohres 12 und eine Muffe 13 eines zweiten Rohres 14. Die beiden Rohrenden 11, 13 sind längs einer gemeinsamen Achse 15 zusammensteckbar. Im zusammengesteckten Zustand der Rohr­ verbindung 10 befindet sich ein in einer Außenumfangsnut 16 am Spitzende 11 eingelegter Dichtring 17 zwischen der Innenumfangsfläche 18 der Muffe 13 und der Außenumfangsflä­ che 19 des Spitzendes 11 und dichtet die Rohre 12, 14 von innen nach außen und von außen nach innen ab.

Die Muffe 13 weist auf ihrer Innenumfangsfläche 18 zunächst einen Dichtabschnitt 20 auf, der kreiszylinderför­ mig ausgebildet ist und im zusammengesteckten Zustand der Rohrverbindung 10 den Dichtring 17 gegen die Außenumfangsfläche 19 des Spitzendes 11 beaufschlagt.

In Axialrichtung dem Dichtabschnitt 20 benachbart ist ein muffenfernerer Aufweitabschnitt 21 an der Innenumfangs­ fläche 18 der Muffe 13 angeordnet, der als nach innen vor­ stehende Rippe 22 ausgebildet ist. Die Rippe 22 weist eine sich zur Muffenmündung 23 hin erweiternde konusförmige Spreizfläche 24 auf, die beim Aufschieben der Muffe 13 auf das Spitzende 11 mit einer Gegenspreizfläche 25 zusammen­ wirkt, die als Außenumfangsfase an der Stirnseite 26 des Spitzendes 11 angeordnet ist.

Durch die Ausbildung des Aufweitabschnitts 21 als nach Innen vorstehende Rippe 22 wird die Muffe 13 verstärkt. Eine Zerstörung der Muffe 13 durch die auftretenden Kräfte ist praktisch ausgeschlossen. Sollte jedoch im ungünstig­ sten Fall die Wand des Spitzendes 11 im Bereich ihrer geringsten Wandstärke, also im Bereich der Außenumfangsnut 29 für die Rippe 22 reißen, so hätte der dann durchlässige Werkstoffbereich gleichwohl keinen Einfluß auf die Dicht­ heit der Rohrverbindung, da die Zerstörung im Innenberei­ ches des Rohres liegt.

Auf der der Muffenmündung 23 abgewandten Seite der Rippe 22 ist eine Anschlagfläche 27 angeordnet, die im zusammengesteckten Zustand der Rohrverbindung 10 mit einer Widerlagerfläche 28 zusammenwirkt, die in einer Außenum­ fangsnut 29 am Spitzende 11 für die Rippe 22 angeordnet ist und in entgegengesetzte Richtung weist.

Der Dichtring 17 weist zunächst eine bandförmige Basis 10 auf, die in eine Außenumfangsnut 16 am Spitzende 11 ein­ gelegt ist. An der Basis 30 sind drei Lippen 32, 33 und 34 angeordnet, von denen die beiden muffenferneren Lippen 32, 33 im wesentlichen für die Dichtwirkung der Rohrverbindung 10 zuständig sind.

Diese beiden Lippen 32, 33 sind über einen gemeinsamen Fußabschnitt 35 an der Basis 30 angebunden. Die sind im nicht zusammengesteckten Zustand der Rohrverbindung 10 unter einem Winkel von etwa 45° schräg von der Basis 30 abgespreizt, so daß die beiden Lippen 32, 33 miteinander einen Winkel von etwa 90° einschließen. Dabei bilden sie Jeweils mit der Basis 30 eine etwa taschenförmige, umlau­ fende Ringnut 36a, 36b.

Durch beim Zusammenstecken zweier Rohre der Rohrver­ bindung 10 auftretenden radialen Druck von der Innenum­ fangsfläche 18 der Muffe 13 auf die Lippen 32, 33, 34, wer­ den diese zur Basis hin verformt, wobei sie den freien Raum der Ringnuten 36a, 36b, 36c zwischen sich und der Basis nutzen können und sich aufgrund der Elastizität des Materials, aus dem sie bestehen, verformen können.

An der Muffenmündung 23 ist eine Innenumfangsfase 37 angeordnet, die zunächst beim Zusammenstecken der Rohrver­ bindung 10 die Führung der Muffe 13 auf das Spitzende 11 erleichtert und die beiden Rohrenden 11, 13 längs der gemeinsamen Achse 15 zentriert. Beim weiteren Zusammen­ stecken erreicht die Innenumfangsfase 37 die dritte Lippe 34, die der Muffe 13 am nächsten ist. Diese Lippe 34 weist auf ihrer der Muffe 13 zugewandten Seite einen schrägen Rücken 38 auf, auf der die Innenumfangsfase 37 der Muffe 13 entlanggleitet. Dabei wird die dritte Lippe 34 zur Basis 30 hin verformt. Das freie Ende 39 der dritten Lippe 34 trifft bei dieser Bewegung der Lippe 34 zur Basis 30 hin auf die Stirnseite 40 der mittleren Lippe 33.

Eine weitere Relativbewegung der Muffe 13 in Richtung zum Spitzende 11 hin drückt die dritte Lippe 34 weiter zur Basis 30 hin, wobei sie die mittlere Lippe 33 mitnimmt, die nun auch zur Basis 30 hin gedrückt wird. Dabei senkt sich das freie Ende 41 der mittleren Lippe 33 unter die Innenum­ fangsfläche 18 der Muffe 13, so daß die mittlere Lippe 33 nicht von der Muffe 13 mitbewegt wird. Sie taucht unter der Muffe 13 weg, wobei insbesondere ein Umklappen der mittle­ ren Lippe 33 verhindert wird.

Im Verlauf der weiteren Relativbewegung von Muffe 13 und Spitzende 11 trifft die Innenumfangsfase 37 der Muffe 13 auf die erste Lippe 32, die nun auch zur Basis 30 hin verformt wird. Gleichzeitig taucht die rechte Lippe 34 mit ihrem freien Ende 39 unter die mittlere Lippe 33 und erreicht zwischen dieser und der Basis 30 ihre Endlage. Ein Umklappen der mittleren Lippe 33 ist zu diesem Zeitpunkt ausgeschlossen, da sie aufgrund der schon relativ eng benachbarten Innenumfangsfläche 18 der Muffe 13 mangels Raum nicht mehr radial nach außen ausweichen kann.

Fig. 3d zeigt den Dichtring 17 mit den drei Lippen 32, 33, 34 kurz bevor die Rippe 22 in die dafür vorgesehene Außenumfangsnut 29 des Spitzendes 11 eingreift. Vor dem Ineinandergreifen der beiden Elemente 22, 29 ist der Dichtabschnitt 20 der Muffe 13 radial aufgeweitet und mit seiner Innenumfangsfläche 18 von der Außenumfangsfläche 19 des Spitzendes 11 beabstandet. Sobald die Anschlagsfläche 27 der Rippe 22 in Einsteckrichtung hinter der Widerlager­ fläche 28 der Außenumfangsnut 29 für die Rippe 22 gelangt, schnappt die Rippe 22 in die Außenumfangsnut 29, und der Dichtabschnitt 20 schnappt durchmesserverringernd auf den Dichtring 17.

Dabei werden alle drei Lippen 32, 33, 34 zur Dicht­ ring-Basis 30 beaufschlagt und erreichen ihre Dichtstel­ lung.

Die auf diese Art und Weise hergestellte Rohrverbin­ dung 10 dichtet nun in beide Richtungen, d. h. sowohl gegen Außendruck, als auch gegen Innendruck, sicher ab. Ist der Innendruck der Rohrleitung größer als der Außendruck, so muß das im Rohrsystem geführte Fluid, um von innen nach außen zu gelangen, zunächst einen ersten Dichtungsbereich zwischen der Außenfläche 42 der dritten Lippe 34 und dem entsprechenden gegenüberliegenden Bereich der Innenumfangs­ fläche 18 der Muffe 13 überwinden. Gelangt die Fluid in Richtung nach außen bis hinter diesen Dichtbereich, so fin­ det es die in Ansatz noch immer vorhandene Ringnut 36b vor, die sie zunächst ausfüllt. Dies führt im weiteren dazu, daß die mittlere Lippe 33 von der Basis 30 weg mit ihrer Außen­ fläche 43 gegen einen entsprechenden Bereich der Innenum­ fangsfläche 18 gepreßt wird. Je stärker dabei der Innen­ druck gegenüber dem Außendruck ist, umso stärker wird die mittlere Lippe 33 mit ihrer Außenfläche 43 von der Basis 30 weg gegen die Innenumfangsfläche 18 gedrückt. Dies gewähr­ leistet die Rohrdichtheit der Rohrverbindung 10.

Ist der Außendruck größer als der Innendruck, so gelangt die von außen zwischen der Innenumfangsfase 37 der Muffe 13 und der Außenumfangsfläche 19 des Spitzendes 11 eintretende Flüssigkeit in die Ringnut 36b zwischen der ersten Lippe 32 und der Basis 30. Die Lippe 32 wird auf­ grund des Drucks von der Basis 30 weggespreizt und mit ihrer Außenfläche 44 gegen einen entsprechenden Bereich der Innenumfangsfläche 18 gepreßt. Auch hier ist die die Lippe 32 gegen die Innenumfangsfläche 18 der Muffe 13 beaufschla­ gende Kraft umso größer, je stärker der Außendruck ist.

Somit ist eine Rohrverbindung geschaffen, die auch unter hohen Biegespannungen sicher dichtet und bei der eine zuverlässige Abdichtung sowohl gegen Überdruck als auch gegen Unterdruck gewährleistet ist.

Bei den Kurzrohren handelt es sich in der Regel um Kunststoffrohre, beispielsweise aus Polyethylen. Der Dicht­ ring besteht üblicherweise aus einem gummielastischen Werk­ stoff.

Claims (10)

1. Rohrverbindung (10) für Kurzrohre (12, 14), insbe­ sondere für das Kurzrohr-Relining, wobei das Spitzende (11) eines ersten Rohres (12) in eine an einem zweiten Rohr (14) angeordnete Muffe (13) einsteckbar ist, deren Innenumfangs­ fläche (18) zumindest einen Dichtabschnitt (20) und einen Aufweitabschnitt (21) aufweist, wobei der Dichtabschnitt (20) im zusammengesteckten Zustand einen in einer ersten Außenumfangsnut (16) des Spitzendes (11) angeordneten Dichtring (17) beaufschlagt und der Aufweitabschnitt (21) zum durchmesservergrößernden Aufweiten der Muffe (13) eine Spreizfläche (24) umfaßt, die mit einer am Spitzende (11) angeordneten Spreizgegenfläche (25) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtabschnitt (20) und der Auf­ weitabschnitt (21) in Axialrichtung hintereinander angeord­ net sind, daß der muffenmündungsnähere Abschnitt der Dichtabschnitt (20) ist und die Spreizfläche (24) auf einer umlaufenden, nach innen vorstehenden Rippe (22) angeordnet ist, die im zusammengesteckten Zustand in eine zweite Außenumfangsnut (29) des Spitzendes (11) eingreift.

2. Rohrverbindung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizfläche (24) als sich zur Mün­ dung (23) der Muffe (13) hin erweiternde Konusfläche (24) ausgebildet ist.

3. Rohrverbindung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizgegenflä­ che (25) als stirnseitige Konusfläche am Spitzende (11) ausgebildet ist.

4. Rohrverbindung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Muffen­ mündung (23) abgewandten Flanke der Rippe (22) eine Anschlagfläche (27) vorgesehen ist, die mit einer Widerla­ gerfläche (28) in der Außenumfangsnut (29) für die Rippe (22) zusammenwirkt.

5. Rohrverbindung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17) als Doppellippendichtring (17) mit zwei gegen die Innenum­ fangsfläche (18) der Muffe (13) anlegbaren Lippen (32, 33) ausgebildet ist, die sich zur Rohrachse (15) geneigt in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, wobei sich die der Stirnfläche (26) des Spitzendes (11) nähere Lippe (33) mit ihrem freien Ende im wesentlichen zur Stirnfläche (26) weist.

6. Rohrverbindung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17) eine bandförmige, in die Außenumfangsnut des Spitzendes eingelegte Basis (30) umfaßt, an der beide Lippen (32, 33) über einen gemeinsamen Fußabschnitt (35) angebunden sind.

7. Rohrverbindung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lippe (32, 33) im abgespreizten Zustand mit der Basis (30) zusammen einen U- oder V-förmi­ gen taschenartigen Ringraum (36) begrenzt und im zusammen­ gesteckten Zustand der Rohrverbindung (10) von der Innenum­ fangsfläche (18) des Dichtbereiches (20) gegen die Basis (30) hin beaufschlagt ist.

8. Rohrverbindung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem muffennahen Ende der Basis (30) eine dritte Lippe (34) angeordnet ist, deren der mittleren Lippe (33) abgewandte Seite beim Zusammenstecken der Rohr­ verbindung (10) mit einer an der Muffenmündung (23) ange­ ordneten Innenkonusfläche (37) zusammenwirkt und deren der mittleren Lippe (33) zugewandte Seite die mittlere Lippe (33) in Richtung auf die Basis (30) beaufschlagt.

9. Rohrverbindung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im zusammengesteckten Zustand der Rohr­ verbindung (10) das freie Ende (39) der dritten Lippe (34) zwischen der mittleren Lippe (33) und der Basis (30) liegt.

10. Rohrverbindung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (17) mit der Basis (30) und den drei Lippen (32, 33, 34) werk­ stoffeinheitlich-stoffschlüssig aus einem gummielastischen Werkstoff hergestellt ist.