DE202011109906U1

DE202011109906U1 - Konische zugfeste Steckverbindung für Brunnenausbaurohre

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Publication number: DE202011109906U1
Application number: DE202011109906U
Authority: DE
Original assignee: BECKERT BRUNNENTECHNIK GmbH
Current assignee: BECKERT BRUNNENTECHNIK GmbH
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2021-03-31
Also published as: DE102011015452A1

Abstract

Rohrverbindung für Brunnenausbaurohre mit ZSM – Verbindung mit Dichtring und Scherstab dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsteile Steckzapfen (2) und Steckmuffe (3) eine konische Grundform (14) aufweisen, wobei der Steckzapfen (2) eine umlaufende Dichtringrille (8) mit Dichtring (5) und eine Scherstabrille (7) an der Außenfläche und die Steckmuffe (3) eine umlaufende Scherstabrille (6) an der Innenfläche besitzen, in welche ein Scherstab (4) durch den Muffenschlitz (11) eingeschoben worden ist.

Description

Trinkwasser ist das wichtigste Lebensmittel und die Anforderungen an seine Qualität sind zunehmend. Deshalb sind auch die Anforderungen an den Brunnenbau gewachsen. Brunnenausbaurohre müssen nicht nur vom Material der Trinkwasserzulassung entsprechen, sondern auch den physikalischen Eigenschaften wie Haltbarkeit, Langlebigkeit, Zugfestigkeit der Verbindungen und besonders der Dichtheit der Verbindungen untereinander gerecht werden. Um im Brunnenausbau die oberen Grundwasserzuflüsse vor dem Eintritt in den Brunnen zu verhindern, müssen die Verbindungen der Brunnenausbaurohre dicht sein. In den letzen Jahrzehnten hat der Einsatz von Edelstahl bei den Brunnenausbaurohren stetig zugenommen. Dabei wird vorwiegend die ZSM – Verbindung (zugfeste – Steckmuffen – Verbindung) angewendet. Sie ist in der DIN 4922 Teil 4 detailliert dargestellt. Leider ist diese Verbindung nicht zuverlässig dicht. Sie berücksichtigt nicht das Spiel zwischen Steckzapfen und Steckmuffe sowie die Fertigungstoleranzen und auch nicht die Ovalität beider Teile zueinander. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren ist eine Dichtheit nahezu ausgeschlossen. Da es sich um eine zylindrische Steckverbindung handelt, lässt sich das Spiel zwischen dem Außendurchmesser des Steckzapfens und dem Innendurchmesser der Steckmuffe kaum reduzieren, ohne dass Schwierigkeiten beim Einbau auftreten. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der DIN – Verbindung liegt in der Eigenschaft der dezentralen Ausrichtung bei der Montage. Die Praxis zeigt, dass durch den Scherstab „Rundstab aus thermoplastischen Kunststoff” (DIN 16980) aus PA oder POM sich die Verbindungsteile exzentrisch ausrichten. Dabei liegt das größere Spiel, durch die Steifigkeit des Scherstabes bedingt, bei der Scherstabeinführungsöffnung vor. Ferner ist die geometrische Ausbildung der kreisförmigen Scherstabrille so gestaltet, dass zwei Kanten den Kunststoffstab auf Scherung belasten. Der Scherstab soll jedoch die Scherung verhindern, er soll auf Quetschung beansprucht werden. Dies wird weitaus besser gewährleistet, wenn die Scherstabrille in der Geometrie einem Sechseck gleicht, welches über das Eckmaß getrennt ist. Die Scherkanten werden vermieden und es liegen 30° Flanken vor, die eine Scherung vermeiden und eine Quetschspannung im Kunststoffstab bei Belastung hervorrufen. Praktische Versuche haben ein wesentlich geringeres „Setzen” und bessere Zugfestigkeitswerte der Verbindung ergeben. Um einen Rundring (O – Ring) als Dichtring auf das erforderliche Dichtmaß „vorzuspannen” ist nach den Normen der Dichtungshersteller eine Einführungsfase in der Muffe erforderlich. Sie soll den Winkel von 20° nicht übersteigen und den Rundschnurdurchmesser des Rundringes auf 80% vorspannen. Diese Fase ist in der DIN 4922 Teil 4 am Anfang der Muffe mit 2° zu klein und in der Scherstabrille mit 45° zu groß. Die Maße der Dichtringrille und des Muffen Innendurchmessers gewährleisten kein richtiges „Vorspannen” des Dichtringes. Der Schnurdurchmesser des Dichtringes ist zu gering, um größere Unrundheiten und Toleranzen auszugleichen. Zusammenfassend ergeben sich durch:

– die zylindrische Form der Steckverbindung
– die Scherkanten der Scherstabrille und damit die schlechtere Tragfähigkeit der Verbindung
– die exzentrische Lage Steckzapfen in der Steckmuffe
– die fehlende Selbstzentrierung
– die ungenügende Dichtringvorspannung

Die gleiche zylindrische Grundform wird auch in der DIN 4945-1 und DIN 4945-2 für „Steigrohre mit zugfester Steckmuffenverbindung...” beschrieben. Auch so genannte Zementierleitungsrohre mit ZSM – Verbindung, welche einen Stahlseilstrang als Scherstab besitzen, weisen diese zylindrische Grundform der Steckverbindung auf.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile durch eine konische Steckverbindung mit anders gearteter Geometrie vermieden. Dabei entspricht die Grundform der zugfesten Steckverbindung einem Kegelstumpf. Durch die konische Form lassen sich Steckzapfen und Steckmuffe leichter zusammenführen und passen sich gegeneinander (trotz geringeren Durchmesserspiels) auch bei geringen Abweichungen von der Rundheit (Ovalität) an. Diese konische Grundform erleichtert auch das „Vorspannen” des Dichtringes. Die Muffe ist am Anfang und in der Scherstabrille mit einer Einführungsfase für den Dichtring versehen. Ferner ist der Dichtring in dem Rundschnurdurchmesser größer bemessen und gleicht damit Toleranzen besser aus. Die Scherstabrille der Verbindung gleicht einem Sechseck, welches über die gegenüberliegenden Ecken in zwei Halbsechsecke getrennt wurde. Die eine Halbsechseckaussparung ist in dem Zapfenteil, die Andere in dem Muffenteil. Beide Aussparungen liegen im zusammengefügten Zustand direkt gegenüber. Nach dem Einführen des runden Kunststoffstabes als Verbindungselement durch den Muffenschlitz wird dieser runde Kunststoffstab von den 30° Flanken des Zapfens und der Muffe bei Zugbelastung auf Quetschung und nicht auf Scherung beansprucht. Er nimmt damit eine weitaus größere Zugbelastung auf als bei der Scherung. Durch die schrägen Flanken der Verbindung wirkt der Rundstab bei Zugbelastung ferner zentrierend und richtet Steckzapfen und Steckmuffe zueinander zentrisch aus und sorgt für ein nahezu gleichmäßiges Spiel zwischen beiden Teilen. Das wirkt sich nicht nur für den Scherstab günstig aus, sondern auch auf den vorgespannten Rundring, welcher durch die zentrische Lage im gesamten Umfang eine nahezu gleichmäßige Vorspannung aufweist und damit zuverlässig dicht ist. Die Rille zur Aufnahme des Dichtringes ist am Ende des Zapfenteiles angeordnet. Ihre Breite entspricht etwa 1,2 × Schnurdurchmesser (s) des Dichtringes und die Tiefe etwa 0,8 × s. Durch die konische Grundform passiert der Dichtring beim Zusammenfügen der Verbindung die Scherstabrille nahezu ungespannt und spannt sich beim weiteren Zusammenfügen auf ca. 0,8 × s vor. Damit ergibt sich eine zuverlässige Dichtheit.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung erläutert werden: Die 1 zeigt eine komplett montierte ZSM – Verbindung mit Kunststoffscherstab im Teilschnitt.
Bezugszeichenliste

1: Brunnenausbaurohr
2: Steckzapfen
3: Steckmuffe
4: Scherstab
5: Dichtring
6: Scherstabrille Muffe
7: Scherstabrille Zapfen
8: Dichtringrille
9: Führungsfase
10: Einführungsfase
11: Muffenschlitz
12: Scherstabanfang
13: Scherstabende
14: konische Grundform

Zwei Brunnenausbaurohre (1) sind mit den Verbindungsteilen Steckzapfen (2) und Steckmuffe (3) zusammengefügt. Steckzapfen (2) und Steckmuffe (3) weisen eine konische Grundform (14) auf. Der Steckzapfen (2) besitzt eine Scherstabrille (7) an der Außenfläche und die Steckmuffe (3) direkt gegenüberliegend an ihrer Innenfläche die Scherstabrille (6). In dieser sechseckigen Form befindet sich der Scherstab (4) welcher durch den Muffenschlitz (11) eingeschoben worden ist. Der Steckzapfen (2) besitzt am Ende die Dichtrille (8) in welcher sich der Dichtring (5) befindet. Er ist von der ehemals kreisrunden Schnurform durch die Führungsfase (9) beim Zusammenstecken auf eine ovale Form vorgespannt worden und sorgt so für zuverlässige Dichtheit der Verbindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 4922 Teil 4 [0001]
DIN 16980 [0001]
DIN 4922 Teil 4 [0001]
DIN 4945-1 [0002]
DIN 4945-2 [0002]

Claims

Rohrverbindung für Brunnenausbaurohre mit ZSM – Verbindung mit Dichtring und Scherstab dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsteile Steckzapfen (2) und Steckmuffe (3) eine konische Grundform (14) aufweisen, wobei der Steckzapfen (2) eine umlaufende Dichtringrille (8) mit Dichtring (5) und eine Scherstabrille (7) an der Außenfläche und die Steckmuffe (3) eine umlaufende Scherstabrille (6) an der Innenfläche besitzen, in welche ein Scherstab (4) durch den Muffenschlitz (11) eingeschoben worden ist.
Rohrverbindung für Brunnenausbaurohre nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steckmuffe (3) am Anfang an der Innenfläche eine Einführungsfase (10) und in der Scherstabrille (6) einseitig eine Führungsfase (9) besitzt, um den Dichtring (5) beim Zusammenfügen der Verbindungsteile Steckzapfen (2) in die Steckmuffe (3) sicher auf das Dichtmaß vorzuspannen.
Rohrverbindung für Brunnenausbaurohre nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Scherstabrille (7) in dem Steckzapfen (2) und die Scherstabrille (6) in der Steckmuffe (3) schräge Flanken aufweisen und damit den Scherstab (4) nicht auf Scherung sondern auf Quetschung beanspruchen.