DE2223529B2 - Rohrverbindungsstueck aus kunststoff fuer fluiddruckleitungen - Google Patents

Description

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(mit Dp= Außendurchmesser der Kunststoff rohre und to= Wandstärke der Kunststoff rohre), daß die Wandstärke der Muffe (11, 111) im Gabelbereich etwa das 1,4- bis l,6fache der Wandstärke f/ der Muffe vor diesem Bereich und die Wandstärke (bei 18) am Mittelbereich (16, 116), der die Muffen miteinander verbindet, beim Abzweigstück etwa das 1,6- bis 2,2fache und beim Bogenstück etwa das 1,4-bis 2,2fache der Wandstärke fr am inneren Ende der Muffe beträgt, und daß der Bereich der Außenfläche (20, 120) der Muffen, der zum Gabelbereich bzw. dem Mittelbereich benachbart ist, relativ zur Achse der Muffen exzentrisch liegt.

2. Rohrverbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser und der Wandstärke tr am inneren Ende der Muffe im wesentlichen gleich oder kleiner ist als das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser und der Wandstärke des in die Muffe einzusteckenden Kunststoffrohres.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke am vorderen freien Ende der Muffen kleiner ist als die Wandstärke tr an ihren inneren Enden, so daß sich die Muffen an ihren Außenflächen in Richtung auf das freie Ende verjüngen.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohrverbindungsitück aus Kunststoff, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben und aus der Zeichnung der GB-PS 9 33 560 zu ersehen ist.

Bei diesem bekannten Rohrverbindungsstück geht es darum, eine Verbindung zu ermöglichen, die keiner lusätzlichen Abdichtung bedarf und einfach und billig herzustellen ist. Die einzelnen Abmessungen sind empirisch gewählt. Es fohlen alle Angaben über die Abhängigkeit der notwendigen Wandstärken des Verbindungsstücks vom Kunststoffrohr. Das Sechskant im Mittelteil dient als Angriffspunkt für den Schraubenschlüssel, und die Konizität der Muffen schafft den Übergang zwischen den Muffen und dem Sechskant

Die Erfindung geht nun davon aus, daß man bisher Kunststoff-Rohrformstücke ebenso wie die Verbindungsstücke ähnlich wie die entsprechenden Formstükke aus Metall mit im wesentlichen über ihre ganze Länge gleicher Wandstärke gebaut hat. Infolge der Geometrie der Formstücke hat man es für unmöglich gehalten, die Verteilung der Belastungen im Körper bei Innendruck genau mathematisch zu berechnen. Aus Beobachtungen beim Bruch von Formstücken wurden Schlüsse auf die Zonen der höchsten Belastung gezogen. Es hat sich ferner ergeben, daß in einem Kunststoffleitungssystem, dessen Rohre in den Muffen der Kunststoff-Rohrformstücke mit einem ein Lösungsmittel enthaltenden Klebstoff eingeklebt oder sonstwie verbunden sind, die Verbindungen einer Anzahl von Kräften ausgesetzt sind, daß der Innendruck einmal das Rohr aus der Muffe herauszuziehen und zum anderen das Rohr aufzuweiten und die mittlere nicht unterstützte Fläche, z. B. eines T-Stücks, auszubeulen versucht

Es wurde nun auf die Dauer als untragbar angesehen, daß die Abmessungen von Rohrleitungsverbindungsstücken lediglich jeweils auf Grund langer Versuchsreihen und Tests, z.B. durch Berstproben, ermittelt

werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Gesetzmäßigkeit zwischen den Wandstärkenverhältnissen anzugeben d.h. die Abhängigkeit der Wandstärken des Roh'rverbindungsstücks vom Durchmesser-Wandstärken-Verhältnis bei den zu verbindenden Kunststoffrohren aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche betreffen dann vorteilhafte Weiterbildungen.

Die Erfindung gibt Kunststoff-Rohrformstücke an, deren Wandstärke in den Innenenden ihrer Muffen benachbarten Bereichen verstärkt sind. Dadurch wird am Innenende des Muffenbereichs eine Wandstärke erreicht, die sowohl den am Rohr in der Muffe auftretenden Dehnungskräften als auch den das Abblättern bewirkenden Kräften widersteht.

Die Wanddicken der erfindungsgemäßen Rohrverbindungsstücke sind bestimmt als Verhältnis zur Wandstärke des Rohres oder der Leitung, mit dem bzw. mit der das Rohrverbindungsstück benutzt werden soll. Als Beispiel ist bei einem Rohrverbindungsstück das Verhältnis Außendurchmesser/Wanddicke an einer dem Innenende einer Muffe benachbarten Stelle gleich groß wie oder kleiner als das Verhältnis Außendurchmesser/ Wanddicke des in die Muffe einzusteckenden Rohres gemacht, wobei an dieser Stelle des Rohrverbindungsstückes eine ausreichende Festigkeit erzielt wird, um der Dehnung und/oder den Abblättern verursachenden Kräften widerstehen zu können. Bei T-Stücken und Knien hat sich ergeben, daß die Wanddicke im Bereich der Gabelung und im nicht unterstützten Mittelbereich des Rohrverbindungsstückkörpers ausreichend verstärkt ist, wenn es etwa 1,4- bis l,6mal so groß ist wie die Wanddicke des Rohrverbindungsstückes an den dem Innenende der Muffen benachbarten Stellen. Diese Verstärkungen an den Rohrverbindungsstücken können dadurch erzeugt werden, daß die Außenfläche der Rohrverbindungsstücke zu gewissen Teilen der Muffe exzentrisch gestaltet wird.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein T-förmiges Rohrverbindungsstück und F i g. 2 ein Knie.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat ein T-förmiges Rohrverbindungsstück 10 gemäß der Erfindung, das grundsätzlich aus einem beliebigen Kunststoff bestehen kann, drei Stutzen 11 mit Muffen 12, die sich von den Enden der Stutzen bis in den Mittelteil des Rohrverbindungsstücks 10 erstrecken. Das Rohrverbindungsstück JO ist dadurch verstärkt, daß es an der Überschneidung

der Stutzen 11 oder einer Gabel 14, im Mittelbereich 16 und an den Innenenden von den Muffen 12 benachbarten Stellen 18 dickere Wandstärken aufweist. Die Achse der einen Muffe steht in einem Winkel — hier in einem rechten Winkel — zur Achse der beiden anderen Muffen.

Nach der Erfindung ist diese Verstärkung erreicht durch kombinierte theoretische und empirische Näherung für die Gestalt und Bauart des T-Stückes 10, indem dessen Wanddicken zu den Wanddicken der in die Muffen i2 einzusteckenden Rohre oder sonstigen Leitungen in Beziehung gesetzt werden. Für thermoplastische Rohre z. B. wird für die Beziehung zwischen dem Nenndruck P, der zulässigen Umfangsspannung 5 dem Außendurchmesser D und der Wanddicke f die folgende Formel benutzt:

Aus dieser Gleichung geht hervor, daß der Nenndruck P für jede beliebige Rohrweite, bei gegebenem Wert für S, konstant sein wird, wenn das Verhältnis DIt beibehalten wird. Je niedriger das Verhältnis D/t, um so höher der Nenndruck.

In einem thermoplastischen Rohrverbindungsstück muß das Verhältnis DIt nahe dem inneren, zum Mittelbereich des Rohrverbindungsstückes nächsten Ende jeder Muffe, d. h. in der größten Tiefe, b\% zu der das Kunststoffrohr in das Rohrverbindungsstück eingeschoben wird, gleich groß wie oder niedriger als das Verhältnis DIt des Rohres sein, damit das Rohrverbindungsstück an dieser Stelle stark genug ist, der Ausweitung und/oder den Abblättern verursachenden Kräften zu widerstehen. Daher läßt sich die Mindest-Wandstärke des Rohrverbindungsstückes an einer dem Innenende einer Muffe benachbarten Stelle wie folgt errechnen:

Außendurchmesser des Rohres D_p + 2i_f
Wandstärke des Rohres

i_f

I₁ = Wandstärke der Muffe am inneren Ende .

Zum Beispiel bei einem hergestellten und im Betrieb verwendeten Rohrverbindungsstück mit

= 21

D₁, 19

Auf Grund dieser Angaben kann die Wandstärke eines T-förmigen Rohrverbindungsstücks aus Kunststoff an den Stellen 18 ohne weiteres ermittelt werden, nämlich in Beziehung zu den Wandstärken und dem Außendurchmesser des in die Muffen 12 einzusteckenden Rohres. Es ist empirisch /estgestellt worden, daß die Wandstärke im Gabel-Bereich 14 größer als die Wandstärke an den diametral gegenüberliegenden Stellen 18 sein sollte, damit das Rohrverbindungsstück in diesem Bereich ausreichend verstärkt ist. Zum Beispiel ist festgestellt worden, daß die Wandstärke im Gabel-Bereich 14 etwa l,6mal größer als die Wandstärke an den Stellen 18 sein sollte, damit das Rohrverbindungsstück stark genug ist, daß es nicht infolge des Innendruckes sich ausbeult und/oder abblättert Dieser Wandstärken-Unterschied zwischen den Stellen 18 und den Gabel-Bereichen 14 läßt sich dadurch erreichen, daß die Außenfläche des Rohrverbindungsstückes in diesen Bereichen exzentrisch zu den benachbarten Muffen-Bereichen gestaltet wird. Daher haben, wie F i g. 1 zeigt, die Außenflächen des Rohrverbindungsstückes 10, die den Gabel-Bereichen und den Stellen 18 benachbart sind, eine Achse Ci, die zur Achse Ci der Muffe 12 exzentrisch ist In dieser Weise kann man das Rohrverbindungsstück 10 leicht so formen, daß die Wand in den Gabel-Bereichen 14 dicker als an den gegenüberliegenden, den Innenenden der Muffen 12 benachbarten Stellen 18 ist

Der Mittelbereich 16 des Rohrverbindungsstückes 10 ist ebenfalls verstärkt, damit er nicht durch den Innendruck ausgebeult wird. Die Wandstärke im Mittelbereich 16 ist vorzugsweise ebenfalls etwa 1,6- bis 2,2mal größer als die Wandstärke an den Stellen 18 und ist daher etwa gleich groß wie oder größer als die Wandstärke in den Gabel-Bereichen 14. Dank solcher Verstärkung wird das Rohrverbindungsstück 10 der Aufweitung und den Abblättern verursachenden Kräften, die der Innendruck hervorruft, widerstehen und daher ein Versagen oder Undichtwerden der Dichtung zwischen dem Rohrverbindungsstück und dem Rohr oder den Rohren, das bzw. die in die Muffen eingesteckt und mit dem Rohrverbindungsstück verklebt sind, verhindern.

Damit Kunststoff, aus dem das Rohrverbindungsstück 10 gespritzt oder sonstwie hergestellt werden soll, eingespart wird, sind die Außenflächen 20 aller Abzweigungen 11 des Rohrverbindungsstückes 10, ausgehend von den verstärkten Bereichen hin zu den Außenenden der Abzweigungen, vorzugsweise radial einwärts verjüngt. Daher weist das Rohrverbindungsstück 10 in denjenigen Bereichen, die nicht gegen Ausbeulen oder gegen Kräfte, welche Abblättern hervorrufen, verstärkt zu werden brauchen, geringere Wandstärken auf. Die verjüngten Außenflächen 20 enden am Außenende jedes Abzweigs 11 mit einer Wandstärke, die zur baulichen Festigkeit des Rohrverbindungsstückes ausreicht, z. B. mit etwa V10 Zoll. Als weiteres Erläuterungsbeispiel sei bemerkt, daß die Länge der verstärkten Bereiche 14 und 18 des Rohrverbindungsstückes etwa '/e bis ¹A der Gesamtlänge der Abzweigungen des Rohrverbindungsstückes, je nach dem Durchmesser der Muffen, sein kann. Insbesondere kann, wenn die Länge einer Muffe 6 Zoll beträgt, die Länge des mit verstärkter Wand versehenen Bereiches an der Gabel 14 und an den entsprechenden Stellen 18 etwa 1 Zoll für Muffen von 3 oder 4 Zoll Innendurchmesser oder etwa 1Ά Zoll für Muffen von 6 oder 8 Zoll Innendurchmesser betragen.

Das in Fig. 2 dargestellte Knie 100 kann in wesentlich gleicher Weise verstärkt sein wie das in Fig. 1 gezeigte T-Stück. Das Knie 100 enthält zwei etwa senkrecht zueinander stehende Stützen 111 mit

Muffen 112, einen verstärkten Gabel-Bereich 114, einen verstärkten, gebogenen Mittelteil 116 und an den Innenenden der Muffen 112 verstärkte Bereiche 118.

Die Wanddicke des Rohrverbindungsstückes 100 an den Stellen 118 läßt sich in Anbetracht der Wanddicke des in die Muffen 112 einzusteckenden Rohres in derselben Weise berechnen wie die Wanddicke des oben beschriebenen Rohrverbindungsstückes 10 an den gegenüberliegenden Stellen 18. Es ist empirisch festgestellt worden, daß man das Knie 100 gegen Ausbeulung und gegen Abblättern verursachende Kräfte ausreichend im Gabel-Bereich 114 und im Mittelbereich 116 dadurch verstärken kann, daß man im Gabelbereich die Wandstärke etwa l,4mal so groß wie die Wandstärke an den Stellen 118 und im Mittelbereich etwa 1,4- bis 2,2mal so groß wie die Wandstärke an der Stelle 118 macht. Ebenso wie bei dem in Fig. 1 gezeigten T-Rohrverbindungsstück 10 sind auch beim Knie 100 zwecks Ersparnis an Kunststoff die vorzugsweise verjüngten Außenflächen 120, die sich von den verstärkten Bereichen zu den Außenenden der einzelnen Abzweige 111 des Rohrverbindungsstückes erstrekken, verjüngt und Verstärkungen des Rohrverbindungsstückes nur in denjenigen Bereichen vorgesehen, in denen sie nötig sind; dadurch wird Kunststoff, aus dem das Rohrverbindungsstück 100 hergestellt wird, eingespart, ohne daß die bauliche Festigkeit des Rohrverbindungsstückes verringert würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Rohrverbindungsstück aus Kunststoff für Fluiddruckleitungen in Form eines Abzweigstücks oder eines Bogenstücks, in dessen Muffen die Enden der zu verbindenden Rohre dicht einsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Minimum der Wandstärke U der Muffen (11, 111) nahe ihren inneren Enden am Übergang zum Gabelbereich (14,114) bzw. Mittelbereich (18,118) bestimmt ist durch