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Die
Erfindung betrifft einen Steckverbinder für den Rohrleitungsbau zum Verbinden
eines Rohres, insbesondere eines eine äußere Kunststoffoberfläche aufweisenden
Rohres mit einem Formteil, welcher Steckverbinder einen Grundkörper mit
einer Rohraufnahme zum Einsetzen des Endabschnittes des Rohres,
eine an den Grundkörper
angeschlossene und den in den Grundkörper eingesetzten Rohrabschnitt
konzentrisch umgebende Klemmhülse
sowie einen einer Verklemmung des Rohres dienenden, zum Bewirken
einer Verklemmung sich an der Innenseite der Klemmhülse als
Widerlager abstützenden, ein
oder mehrere, jeweils durch einen Klemmspalt voneinander getrennte,
in radialer Richtung bewegbare Klemmsegmente aufweisenden Klemmkörper umfasst.
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Im
Rohrleitungsbau werden im Bereich der Trinkwasserversorgung, insbesondere
im Kommunalbereich vielfach Kunststoffrohre oder Verbundrohre mit
einer äußeren Kunststoffschicht
bzw. -oberfläche
verlegt. Zum Anschließen
und Verbinden eines solchen Rohres an bzw. mit einem Formteil sind Steckverbinder
- sogenannte Steckfittings - entwickelt worden, mit denen die gewünschte Verbindung werkzeuglos
erstellt werden kann. Das Formteil kann ein weiteres Rohr, eine
Brücke,
eine Armatur oder dergleichen sein, wobei die Formteile typischerweise Metallteile
sind. Derartige Steckverbinder verfügen über einen Grundkörper mit
einer zylindrischen Rohraufnahme, in die das freie Ende eines Rohrs
eingesetzt wird, wenn dieses an den Steckverbinder angeschlossen
werden soll. Die Rohraufnahme des Grundkörpers ist zumeist gestuft ausgebildet
und umfasst einen aus Richtung des Rohrs gesehenen Abschnitt mit
einem größeren Durchmesser
und einen daran anschließenden,
durch einen Absatz getrennten Abschnitt kleineren Durchmessers.
Der Durchmesser des Abschnittes mit dem kleineren Durchmesser entspricht
im Wesentlichen dem Außendurchmesser
des in die Aufnahme einzuführenden
Rohres. Der äußere Abschnitt
der Rohraufnahme mit seinem größeren Durchmesser
dient ferner zum Unterbringen einer Dichtung zwischen dem Rohr und
dem Steckverbinder. Die Dichtung dichtet zumeist zwischen der Mantelfläche des
in die Rohraufnahme eingesetzten Rohres und der Innenwand des äußeren, im
Durchmesser größeren Abschnitts der
Aufnahme ab. Als Dichtung wird bei einem solchen Steckverbinder
typischerweise ein Dichtring verwendet. Dem Steckverbinder ist darüber hinaus eine
Klemmhülse
zugeordnet, die sich über
den rückwärtigen,
von dem Formteil wegweisenden Abschluss des Grundkörpers erstreckt
und einen konisch zum Rohr hin verjüngenden Abschnitt aufweist. Die
Klemmhülse
kann an dem Grundkörper
angeformt oder auch ein mit dem Grundkörper gegebenenfalls lösbar verbundenes
Element sein. Zum Verklemmen des in die Rohraufnahme des Grundkörpers eingesetzten
Endabschnitts des Rohres dient ein als Ring ausgebildeter Klemmkörper. Der
als Ring ausgebildete Klemmkörper
kann geschlitzt sein oder durch Einschnitte voneinander in Umfangsrichtung beabstandete,
die eigentlichen Klemmelemente bildende Klemmsegmente aufweisen,
die an einem Ringabschnitt gehalten sind. Der Klemmkörper befindet
sich zum Einklemmen des Rohres zwischen seinen Klemmsegmenten unterhalb
der Klemmhülse und
stützt
sich mit seiner äußeren Mantelfläche an der
Innenseite der Klemmhülse
ab. Typischerweise verfügen
Klemmringe über
einen konischen Klemmabschnitt, an dessen in die Rohraufnahme weisender
Unterseite Widerhakenzähnchen
angeformt sind, die beim Einklemmen eines Rohres in die äußere Mantelfläche des
Rohres eingedrückt
werden. Die Klemmkraft resultiert durch die Abstützanordnung des Klemmkörpers bzw.
seiner Klemmsegmente an der Innenseite der Klemmhülse.
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Eingesetzt
wird ein Rohr in einen solchen Steckverbinder, indem dieses in die
Rohraufnahme soweit eingeschoben wird, bis die vordere Stirnseite des
Rohres an dem Ende der Rohraufnahme des Grundkörpers anstößt. Zum eigentlichen Fixieren des
Rohres in dem Steckverbinder ist das Rohr wieder geringfügig aus
der Rohraufnahme des Steckverbinders herauszuziehen, so dass die
Widerhakenzähnchen
in die Außenseite
des Rohres eindringen und der Klemmkörper mit seinem Klemmabschnitt
in seine sich an der Klemmhülse
abstützende
Klemmstellung verschoben wird. Dieselbe Relativbewegung zwischen
dem Steckverbinder und dem in die Rohraufnahme eingesetzten Rohr
stellt sich auch ein, wenn die Verbindung unter Betriebsdruck gestellt wird.
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Damit
sich eine ausreichende Verklemmung des Endabschnittes des in den
Steckverbinder eingesetzten Rohres einstellt, muss der Klemmkörper soweit
in die Klemmhülse
hinein verschoben worden sein, dass sich die Außenseite des Klemmkörpers an der
Innenseite der Klemmhülse
abstützt
und dadurch die benötigte
Klemmkraft über
die Klemmsegmente auf die Mantelfläche des Rohres wirkt. Eine
ausreichende Verklemmung ist nicht gegeben, wenn der Klemmkörper bei
einer translatorischen Relativbewegung zwischen dem Steckverbinder
und dem Rohr nicht bewegt worden ist oder nicht bewegt werden kann.
Damit bei einer solchen Relativbewegung der Klemmkörper gemeinsam
mit dem Rohr von dem Formteil wegbewegt wird, trägt der Klemmkörper bzw.
seine Klemmsegmente innenseitig abnagende Widerhakenelemente, die
in die äußere Oberfläche des
in die Rohraufnahme eingesetzten Rohres eindringen. Der gewünschte Mitnahmeeffekt
tritt jedoch nur ein, wenn sich die Widerhakenelemente tatsächlich in
die äußere Oberfläche des
Kunststoffrohres eindrücken.
Es sind daher Klemmkörper
entwickelt worden, die beim Einsetzen des Rohres in die Rohraufnahme
aufgeweitet werden, so dass durch die materialbedingte Rückstellkraft
sich die Widerhakenzähnchen
in der Oberfläche
des eingesetzten Rohres verhaken. Dieses ist zwar grundsätzlich möglich, hat jedoch
zum Nachteil, dass aufgrund des zum Aufweiten des Klemmkörpers erhöhten Widerstandsmomentes
nicht mehr spürbar
ist, wann beim Einsetzen des Rohres in den Steckverbinder dieses
an dem Dichtring vorbei geschoben worden ist. Dieses ist jedoch
notwendig, um eine leckagefreie Verbindung herstellen zu können. Insbesondere
ist sicherzustellen, dass der in den Steckverbinder eingeschobene Rohrabschnitt
soweit an der Dichtung vorbei geschoben worden ist, dass im Zuge
einer entgegengesetzten Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem Steckverbinder
das Rohrende nicht wieder vor die Dichtung gelangt. Ein Markieren
der notwendigen Einstecktiefe des in den Steckverbinder einzusetzenden
Rohres wird als umständlich
angesehen.
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Ausgehend
von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher
die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Steckverbinder dergestalt
weiterzubilden, dass ein sicheres Verklemmen des Klemmkörpers an
dem in die Rohraufnahme einzusetzenden Rohr gewährleistet ist, ohne dass jedoch
ein Einsetzen des Rohres in die Rohraufnahme durch den Klemmkörper bzw.
seine Klemmsegmente behindert wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
gattungsgemäßen Steckverbinder
der eingangs genannten Art gelöst,
bei dem dem Klemmkörper
ein aktivierbares Federelement zugeordnet ist, das in seinem aktivierten
Zustand auf das oder die Klemmsegmente zum Einklemmen des Rohres
zwischen dem oder den Klemmsegmenten wirkt und das in seinem nicht
aktivierten Zustand durch ein betätigbares Sicherungselement
in einem gespannten Zustand gehalten ist, in welchem Zustand auf
die Klemmsegmente des Klemmkörpers
keine oder nur eine reduzierte Vorspannung wirkt.
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Der
Klemmkörper
dieses Steckverbinders verfügt über ein
aktivierbares Federelement. In seinem aktivierten Zustand wirkt
das Federelement auf das oder die Klemmsegmente des Klemmkörpers zum
Einklemmen des Rohres zwischen dem oder den Klemmsegmenten. Tragen
die Klemmsegmente Widerhakenelemente, werden diese durch die Kraft des
Federelementes in die Oberfläche
des in die Rohraufnahme eingesetzten Rohres eingedrückt. Hierfür eignen
sich insbesondere Rohre mit einer äußeren Kunststoffoberfläche, wie
Kunststoffrohre oder Verbundrohre mit einer äußeren Kunststoffschicht. Das
Federelement ist bei diesem Klemmkörper vor dem Einsetzen eines
Rohres in des Steckverbinder in einem gespannten Zustand gehalten.
Zum Halten des Federelementes in diesem Zustand dient ein Sicherungselement.
In diesem gespannten, nicht aktivierten Zustand des Federelementes
wirkt auf den Klemmkörper
bzw. seine Klemmsegmente von dem Federelement keine oder nur eine
geringe Vorspannung. Das Einschieben des Endabschnittes eines in die
Rohraufnahme des Steckverbinders einzusetzenden Rohres und dessen
Vorbeischieben an dem Klemmkörper
bzw. durch diesen hindurch für
den Fall, dass es sich bei dem Klemmkörper um einen Ringkörper handelt,
ist daher mühelos
möglich.
Insbesondere brauchen keine nennenswerten Widerstandsmomente beim
Einschieben des Rohres durch den Klemm körper hindurch überwunden
zu werden. Folglich ist nicht nur das Einsetzen des Rohres insgesamt
erleichtert. Vielmehr ist bei diesem Steckverbinder ohne weiteres
spürbar,
wann das in die Rohraufnahme einzusetzende Rohr an der Dichtung
vorbeibewegt wird.
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Ist
das Rohr ausreichend weit in die Rohraufnahme eingeschoben worden,
wird das Sicherungselement betätigt,
um das zunächst
in seinen nicht aktivierten Zustand befindliche Federelement zu
aktivieren, so dass dann die in dem Federelement gespeicherte Energie
in radialer Richtung auf die Klemmsegmente des Klemmkörpers wirkt
und dieses zu der gewünschten
Verklemmung des Klemmkörpers
an dem Rohr führt.
Bei einer translatorischen Bewegung des Rohres gegenüber der
Rohraufnahme in umgekehrter Richtung zur Einsetzrichtung wird sodann
der Klemmkörper
entsprechend mit bewegt, bis dieser soweit unter die Klemmhülse bewegt
worden ist, dass infolge des Abstützens des Klemmkörpers an
der Klemmhülse
die über
die Klemmsegmente auf das Rohr wirkende Klemmkraft so groß ist, dass
eine weitere Auszugsbewegung des Rohrs verhindert ist. Daher ist
bei diesem Steckverbinder eine sichere Verklemmung des darin eingesetzten
Rohres gewährleistet.
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Als
Federelement wird gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine Schraubendruckfeder eingesetzt, die die Klemmsegmente des Ringkörpers umfänglich einschließt. Die
Schraubendruckfeder ist mit ihrem einen Ende gegenüber einer
Drehbewegung des anderen Endes um die Achse der Feder entgegen der
Windungsrichtung festgelegt, beispielsweise durch einen Anschlag.
Zum Spannen der Schraubendruckfeder wird das nicht festgelegte Ende
entgegen der Windungsrichtung der Schraubendruckfeder um die Achse
der Schraubendruckfeder gedreht, wodurch sich ihr Innendurchmesser
vergrößert. Zum
Halten der Schraubendruckfeder in ihrem gespannten Zustand dient
das Sicherungselement als Anschlag für das freie, nicht festgelegte Ende
der Schraubendruckfeder. Als Sicherungselement wird man in aller
Regel einen Sicherungsstift verwenden, der zum Lösen der vorbeschriebenen Abstützanordnung
mit dem freien Ende der Schraubendruckfeder verstellbar ist. Eine
Verstellung des Sicherungsstiftes kann durch translatorisches Bewegen
desselben, beispielsweise parallel zur Längsachse des Steckverbinders
oder auch durch eine rotatorische Schwenkbewegung desselben erfolgen. Vor
allem in letzterem Falle ist an den Sicherungsstift zweckmäßigerweise
ein Stell hebel als Betätigungshandhabe
angeformt. In jedem Fall wird der Sicherungsstift zum Aktivieren
der Schraubendruckfeder in einer Art und Weise bewegt, dass nach
Betätigen
des Sicherungselementes die Schraubendruckfeder entspannt wird,
wodurch sich ihr Innendurchmesser verringert und wodurch auf das
oder die Klemmsegmente des Klemmkörpers eine in radialer Richtung
zur Längsachse
des Steckverbinders wirkende Klemmkraft ausgeübt wird.
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Wird
eine Schraubendruckfeder als Federelement eingesetzt, braucht die
Zahl der Windungen nicht groß zu
sein. Es ist grundsätzlich
ausreichend, dass die Schraubendruckfeder eine Windung aufweist,
um das oder die Klemmsegmente des Klemmkörpers zu umfassen. Anstelle
einer Schraubendruckfeder kann ebenfalls ein Sprengring oder ein ähnlich wirkendes
Federelement eingesetzt sein.
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Der
Sicherungsstift zum Halten des Federelementes in seiner gespannten,
nicht aktivierten Stellung ist zweckmäßigerweise aus der Klemmhülse herausgeführt und
somit von außen
zugänglich.
In einem solchen Fall bietet es sich an, den Sicherungsstift bzw.
seine Betätigungshandhabe
mit einer Markierung zu versehen, beispielsweise einer Farbmarkierung,
durch die die beiden Stellungen des Sicherungselementes kenntlich
gemacht sind. Somit kann bei einer Kontrolle vor einem Abdrücken einer
Rohrinstallation mit derartigen Steckverbindern kontrolliert werden,
ob die Sicherungselemente betätigt
worden sind, um den gewünschten
Mitnahmeeffekt bei der eintretenden Relativbewegung zwischen dem
Rohr und dem Steckverbinder herbeiführen zu können. Dabei kann vorgesehen
sein, dass das Sicherungselement am Steckverbinder nach Aktivieren
des Federelementes verbleibt oder von diesem, beispielsweise durch
Herausziehen entfernt wird.
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Die
Klemmhülse
ist bei diesem Steckverbinder zweckmäßigerweise mit dem Grundkörper verschraubt,
so dass eine einmal erstellte Verbindung ohne weiteres durch Abschrauben
der Klemmhülse vom
Grundkörper
und somit durch Entfernen des Widerlagers der Klemmsegmente gelöst werden
kann.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine Seitenan- und -einsicht eines Steckverbinders für den Rohrleitungsbau
mit einem darin eingesetzten, noch unverklemmten Rohr und
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2:
der Steckverbinder der 1 mit dem darin verklemmt gehaltenen
Rohr.
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Ein
Steckverbinder 1 verfügt über einen Grundkörper 2 mit
einer Rohraufnahme 3. Die Rohraufnahme 3 ist unterseitig
durch einen Absatz 4 von einem im Übrigen nicht näher dargestellten
Formteil 5 abgegrenzt. Der Innendurchmesser der Rohraufnahme 3 ist
geringfügig
größer als
der Außendurchmesser
eines in die Rohraufnahme 3 eingesetzten Kunststoffrohres 6.
In der Rohraufnahme 3 ist in einer umlaufenden Nut 7 ein
Dichtring 8 zum Abdichten gegenüber der Außenseite des Rohres 6 angeordnet. Die
Nut 7 ist in Längserstreckung
des Steckverbinders 1 größer als der Durchmesser des
Dichtrings 8 und weist eine von dem Formteil 5 wegweisende Schräge 9 auf.
Diese Konzeption bewirkt, dass bei einer Relativbewegung des Rohres 6 entgegen
seiner Einsteckrichtung der Dichtring 8 nicht verdreht
wird und in seiner in den Figuren gezeigten Stellung verbleibt.
An dem Grundkörper 2 ist
ein Außengewinde 10 angeformt.
Auf das Außengewinde 10 des
Grundkörpers 2 ist
eine Klemmhülse 11 mit
entsprechend komplementärem
Innengewinde aufgeschraubt. Die Klemmhülse 11 ist zum rückwärtigen Abschluss
des Steckverbinders 1 hin und somit in der von dem Formteil 5 wegweisenden
Richtung zum Rohr 6 hin verjüngt. Die innere Mantelfläche 12 der
Klemmhülse dient
als Widerlagerfläche
für einen
von der Klemmhülse 11 eingeschlossenen
Klemmkörper 13.
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Der
Klemmkörper 13 ist
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Ringkörper,
bestehend aus mehreren einzelnen Klemmsegmenten 14, von denen
in 1 ein Klemmsegment 14 im Schnitt erkennbar
ist. Der Klemmkörper 13 verfügt über drei Klemmsegmente,
die jeweils durch einen Klemmspalt voneinander beabstandet sind.
Durch den Klemmspalt soll sichergestellt werden, dass die Klemmsegmente 14 gegeneinander
unter Reduzierung der lichten Weite des Klemmspaltes zueinander bewegt
werden können.
Während
zwei Klemmspalte des Klemmkörpers 14 durch
ein Filmscharnier verschlossen sind, bleibt ein Klemmspalt unver schlossen
und weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine größere lichte
Weite auf als die durch das Filmscharnier überbrückten. Die Klemmsegmente 14 sind
an ihrem einen Ende durch Stege miteinander verbunden, so dass es
sich bei dem Klemmkörper 13 um
ein einziges Bauteil handelt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Klemmsegmente 14 an ihrem rückwärtigen, von dem Formteil 5 wegweisenden
Ende durch die Stege verbunden. Der Klemmkörper 13 trägt an seinem
zum Formteil 5 weisenden Endabschnitt mehrere sägezahnartig
ausgebildete Widerhakenzähnchen 15,
deren Zahnspitzen in Einsetzrichtung des Rohres 6 weisen.
Die den Widerhakenzähnchen 15 gegenüberliegende äußere Mantelfläche 16 des
Klemmkörpers 13 ist
zum rückwärtigen Abschluss
des Steckverbinders 1 hin verjüngt und stützt sich an der inneren Mantelfläche 12 der
Klemmhülse 11 ab.
Der Klemmkörper 13 erstreckt
sich rückwärtig aus
der Klemmhülse 11 hinaus.
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Der
Klemmkörper 13 trägt eine
Schraubendruckfeder 17 als Federelement zum Bereitstellen
einer in radialer Richtung auf die Klemmsegmente 14 wirkenden
Klemmkraft. 1 zeigt die Schraubendruckfeder 17 in
ihrem gespannten und nicht aktivierten Zustand, in welchem die Klemmsegmente 14 lediglich
lose an der Außenseite
des in die Rohraufnahme 3 des Steckverbinders 1 eingeschobenen
Rohres 6 anliegen. In dieser Stellung wird die Schraubendruckfeder 17 durch
zwei Endanschläge
gehalten. Der eine Endanschlag 18 ist durch das verschlossene
Ende einer Federnut 19 gebildet, die in die Außenseite
des Klemmkörpers 13 eingebracht
ist. Dieses Ende der Schraubendruckfeder 17 stützt sich
somit an dem Verschluss 20 der Federnut 19 ab.
Der Endanschlag 18 stellt somit ein Festlager dar. Das
andere Ende der Schraubendruckfeder 17 stützt sich
in ihrer gespannten Stellung an einem Sicherungsstift 21 als
weiteren Endanschlag und als Loslager ab, der mit seinem Schaft 22 die
Federnut 19 quert. Der Schaft 22 ist in einer
die Federnut 19 querenden Bohrung des Klemmkörpers 13 gehalten.
Der Sicherungsstift 21 ragt rückwärtig unter der Klemmhülse 11 heraus
und trägt
an seinem aus der Klemmhülse 11 herausragenden
Ende eine Handhabe 23, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Abwinklung des Schaftes 22 ausgebildet ist. Die Federnut 19 erstreckt
sich über
die gesamte Windungslänge
der Schraubendruckfeder 17, so dass diese durch die Federnut 19 geführt ist.
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Zum
Aktivieren des Steckverbinders 1 bzw. seiner als Federelement
die nenden Schraubendruckfeder 17 wird der Sicherungsstift 21 -
wie durch den Pfeil in 1 angedeutet - von dem Klemmkörper 16 abgezogen,
so dass die durch den Schaft 22 und das sich daran abstützende Ende
der Schraubendruckfeder gebildet Anschlaganordnung aufgehoben ist.
Infolge der Aufhebung dieser Anschlaganordnung entspannt sich die
Schraubendruckfeder 17 mit der Folge, dass sich ihr Innendurchmesser
verringert und somit auf die Klemmsegmente 14 des Klemmkörpers 13 eine
radiale Kraft wirkt. Dies hat zu Folge, dass die Widerhakenzähnchen 15 des Klemmkörpers 13 mit
der durch die Schraubendruckfeder 17 bereitgestellten Kraft
an die äußere Mantelfläche des
Rohres 16 gepresst werden. Bei einer anschließenden Relativbewegung
des Rohres 6 gegenüber
dem Steckverbinder 1 entgegen seiner Einsetzrichtung, hervorgerufen
etwa durch Abdrücken
der Rohrinstallation wird der Klemmkörper 13 infolge seiner
Verhakung an der Rohraußenseite
mitgenommen und in den sich zunehmend verjüngenden Bereich der Klemmhülse 11 hineinverschoben,
bei welcher Bewegung zunehmend mehr Klemmkraft über die Klemmsegmente 14 auf
das Rohr 6 ausgeübt wird.
Das gegenüber
dem Steckverbinder 1 in vorbeschriebener Weise bewegte
und an dem Steckverbinder 1 verklemmte Rohr 6 ist
in 2 gezeigt. Für die
dauerhafte Verklemmung des Rohres 6 innerhalb des Steckverbinders 1 ist
die durch die Klemmhülse 11 über den
Klemmkörper 13 bereitgestellte
Klemmkraft verantwortlich. Die Schraubendruckfeder 17 dient
dagegen dem Zweck, eine Zwangsmitnahme des Klemmkörpers 13 bei
der vorbeschriebenen Rohrbewegung zu gewährleisten.
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- 1
- Steckverbinder
- 2
- Grundkörper
- 3
- Rohraufnahme
- 4
- Absatz
- 5
- Formteil
- 6
- Rohr
- 7
- Nut
- 8
- Dichtring
- 9
- Schräge
- 10
- Außengewinde
- 11
- Klemmhülse
- 12
- innere
Mantelfläche
- 13
- Klemmkörper
- 14
- Klemmsegment
- 15
- Widerhakenzähnchen
- 16
- äußere Mantelfläche
- 17
- Schraubendruckfeder
- 18
- Endanschlag
- 19
- Federnut
- 20
- Verschluss
- 21
- Sicherungsstift
- 22
- Schaft
- 23
- Handhabe