DE2307876A1 - Rohrkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung für thermoplastische Rohre, die insbesondere zum Transport von unter Druck stehenden Medien wechselnder Temperatur dienen, mit einem im wesentlichen hülsenförmigen Abschnitt, der an einem thermoplastischen Rohr mittels eines Kupplungselementes angeschlossen werden kann, das mit dem Rohr und mit dem hülsenförmigen Abschnitt verriegelbar ist.

Aus Kunststoff bestehende Druckleitungen sind bisher in erster Linie für im Boden verlegte Kaltwasserleitungssysteme benutzt worden. Solche Leitungen sind nur verhältnismäßig geringen Temperaturänderungen unterworfen, so daß die Aufgabe des Anschließens der einzelnen Rohre aneinander keine ernsthaften Probleme stellt. In neuerer Zeit werden thermoplastische Rohre auch zum Transport von Flüssigkeiten und Oasen verwendet, die zusätzlich dazu, daß sie unter Druck

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stehen, auch größeren Temperaturänderungen unterworfen sind. Im Fall von unter Druck stehenden Medien wechselnder Temperatur entstehen jedoch schwierig zu lösende Probleme hinsichtlich des Anschließens bzw. Kuppeins der einzelnen Rohre aneinander oder hinsichtlich des Anschließens an Hauptleitungen usw.. Die bisher verwendeten Rohranschlüsse und Kupplungen haben sich in diesen Fällen als ungeeignet erwiesen. Dieses hängt in einem gewissen Umfang davon ab, daß die bei Temperaturänderungen in den Rohren auftretenden axialen Dehnungsspannungen bzw. Zugbeanspruchungen auf die Kupplungen übertragen werden und zu einer Zerstörung derselben führen. Der Hauptgrund dafür besteht darin, daß die Kupplungen weitgehend die radiale Expansion des Rohres behindern bzw. sogar verhindern, wenn ein heißes unter Druck stehendes Medium durch die Rohre strömt. Auf Grund der thermoplastischen Eigenschaften des Rohres paßt sich das Rohr, anstatt sich bei Erwärmung in radialer Richtung auszudehnen, den Innenabmessungen und der Form der Kupplung an, so daß das Rohr auf Grund seines hohen Ausdehnungskoeffizienten bei der Abkühlung relativ zur Kupplung schrumpft, so daß Spalte entstehen, die häufig dazu führen, daß die Kupplungen ihren Abdichtungs- und Verriegelungsbzw, Verbindungseffekt verlieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrkupplung für thermoplastische Rohre zu schaffen, die nicht mit den Nachteilen bekannter Rohrkupplungen behaftet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Rohrkupplung dadurch gekennzeichnet, daß der in seinem Inneren einen Endabschnitt des Rohres aufnehmende hülsenförmige Abschnitt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Rohres ist, daß das Kupplungselement mit der Außenfläche des Rohres nur in einem Bereich im Eingriff steht, der axial außerhalb des hUlsenförmigen Abschnittes liegt, und daß nine Dichtung vor gesehen ißt, die zwischen der Außenfläche des Rohres und der Innenfläche des hülsenförmigen Abschnittes an einer Stelle

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liegt, die von der Eingriffsstelle des Kupplungselementes mit dem Rohr in einem Abstand liegt, der mindestens zwei mal so groß ist wie die Wanddicke des Rohres.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, in der zwei bevorzugte Ausführungsformen in beispielhafter Weise dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Rohrkupplung zum Verbinden von zwei thermoplastischen Rohren gleicher Querschnittsabmessungen, und

Fig. 2 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Rohrkupplung zum Anschließen eines thermoplastischen Rohres kleineren Durchmessers an eine Hauptleitung größeren Durchmessers.

In Fig. 1 ist eine Kupplungshülse 10 dargestellt, die eine zentrale Anschlagrippe 11 und beidereeits dieser Anschlagrippe zwei spiegelbildlich angeordnete einander identische hülsenförmige Abschnitte 12 aufweist. Jeder Hülsenabschnitt 12 ist an seiner Innenfläche mit einer Ringnut 13 zur Aufnahme einer Dichtung 14 versehen. Die Dichtungen 14 dienen dazu, eine Abdichtung zwischen den-Innenflächen der Hülsenabschnitte und den Außenflächen von zwei in die Hülsenabschnitte eingeschobenen thermoplastischen Rohren 15 herzustellen. Die Anschlagrippe 11 bestimmt das Ausmaß, in welchem die Rohre 15 in die Hülsenabschnitte 12 eingeschoben werden können. Die Kupplungshülse 10 besteht aus einem Material, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materiales ist, aus dem die Rohre 15 hergestellt sind; es wird dabei in der Beschreibung und in den Ansprüchen davon ausgegangen, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kupplungshülse 10 etwa mindestens halb so nroß ist wie derjenige der Rohre 15. In der Praxis bedeutet dieses, daß die Kupplungshülse 10 ebenfalls aus Kunststoff muß.

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Um jedes einzelne Rohr 15 mit dem zugeordneten Hülsenabschnitt 12 fest zu verbinden, ist ein Kupplungselement 16 vorgesehen, das im wesentlichen die Form einer Hülse hat, die an ihren beiden Enden mit radial nach innen gerichteten Ringflanschen versehen ist. Der Ringflansch 17 ragt in eine sich um die Außenfläche des jeweiligen Hülsenabschnitts 12 erstreckende Ringnut 19» während der Ringflansch 18 dann, wenn der Ringflansch 17 in die Ringnut 19 eingreift, axial außerhalb des Hülsenabschnittes liegt. Der Ringflansch 19 ist mit Ringrippen 20 od. dgl. versehen, die außerhalb des Hülsenabschnittes 12 in die Außenfläche des zugeordneten Rohres 15 eingreifen. Die Ringrippen 20 sind so gestaltet, daß sie das Einschieben des Rohres 15 erleichtern bzw. ermöglichen, während das Wiederherausziehen aus dem Kupplungselement 16 erschwert wird. Das in der Zeichnung in beispielhafter Weise dargestellte Kupplungselement, welches aus Metall oder Kunststoff bestehen kann, ist mit axial verlaufenden Schlitzen 21 versehen, die abwechselnd von beiden Enden des Kupplungselementes ausgehen, so daß das Kupplungselement in radialer Richtung elastisch aufgeweitet werden kann. Indem der Hülsenabschnitt 12 gegen die Innenfläche des Elementes 16 in dem Bereich zwischen den Ringflanschen 17 und 18 anliegt, bestimmt der Hülsenabschnitt 12 das Ausmaß, in welchem der Ringflansch 18 und die Ringrippen 20 in radialer Richtung nach innen über die Innenfläche 22 des Hülsenabschnitts 12 ragen. Zumindest der mit den Ringrippen 20 versehene Abschnitt des Kupplungselementes 16 sollte eine größere Härte haben als die Rohre Falls es erwünscht ist, kann jedes Kupplungselement 16 z.B. in der in der Zeichnung dargestellten Weise von einer Trägerhülse 23 umgeben sein, die eine solche Form hat, daß sie zumindest nicht wesentlich die durch Temperaturänderungen hervorgerufen Bewegungen der übrigen Organe der Kupplung behindert; die Trägerhülse 23 dient dazu, den Ringflansch 17 in der Ringnut 19 zu halten und die Schlitze 21 abzudecken, so daß keine Fremdkörper eindringen können, die unter Umständen dazu führen könnten, daß das Kupplungselement 16 seine Fähigkeit verliert, sich aus einem aufgeweiteten Zustand

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radial zusammenzuziehen. Die Trägerhülse 23 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an ihren Enden mit radial nach innen gerichteten Ringflanschen 24 und 25 versehen, welche die benachbarten Enden des Kupplungselementes 16 in einer solchen Weise umgreifen, daß das Kupplungselement und die Hülse 23 gegen Axialbewegungen relativ zueinander verriegelt bzw. festgehalten sind. Die Innenmaße der Trägerhülse 23 können erfindungsgemäß so ausgewählt sein, daß bei bzw. nach der Montage der Rohrkupplung die Trägerhülse 23 die Ringrippen 20 in das Rohr 15 eindrückt. Wenn eine Träger- bzw. Stützhülse entsprechend der Hülse 23 benutzt wird, ist es auch möglich, ein Kupplungselement aus einem oder mehreren gesonderten Teilen zu verwenden, wobei das Kupplungselement z.B. in einer solchen Weise hergestellt ist, daß die in Fig. 1 dargestellten Schlitze 21 sich in axialer Richtung über die gesamte Länge des Kupplungselementes 16 erstrecken.

Der Abstand zwischen der Eingriffsstelle des Kupplungselementes 16 mit dem zugeordneten Rohr 15 und der Dichtung 14 entspricht mindestens dem Zweifachen der Wanddicke des Rohres 15; zumindest bei dünneren Rohren, die z.B. einen Außendurchmesser von etwa 50 mm haben, ist es vorteilhaft, daß der erwähnte Abstand etwa gleich groß oder größer ist als der halbe Außendurchmesser des Rohres. Der Abstand zwischen der Dichtung 14 und der Anschlagrippe 11 sollte vorzugsweise mindestens zwei mal so groß sein wie die Wanddicke des Rohres 15, wobei dieser Abstand auch hier insbesondere bei dünneren Rohren vorzugsweise gleich oder größer ist als der halbe Außendurchmesser des Rohres 15.

Bei der Montage bzw. beim Anbringen der Rohrkupplung werden die Enden der Rohre 15 bis zur Anschlagrippe 11 in die zugeordneten Hülsenabschnitte 12 und die daran angebrachten Kupplungselemente 16 gesteckt bzw. eingeschoben, wobei die Kupplungselemente 16 im Bereich ihrer Ringflansche aufgeweitet werden. Die Trägerhülsen 23, die vorher auf die entsprechenden Enden der Rohre 15 aufgeschoben worden sind oder axial beweg-

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lieh auf den zugeordneten Kupplungselementen 16 montiert sind, werden anschließend axial über die Kupplungselemente 16 geschoben, bis die Ringflansche 25 hinter die innen liegenden Enden der Kupplungselemente 16 einschnappen. Infolge der Rückfe&ungskraft der Kupplungselemente 16 und auch aufgrund der in radialer Richtung auf die Ringflansche 18 einwirkenden Trägerhülsen 23 werden die Ringrippen 20 in die Rohre eingedrückt, so daß die Rohre mit den zugeordneten Kupplungselementen 16 und damit den Hülsenabschnitten 12 verriegelt werden. Die Hülsenabschnitte 12, die Kupplungselemente 16 und die Trägerhülsen 13 haben vorzugsweise gemäß Fig. 1 eine konische Form bzw. die Form eines Kegelstumpfes, um das Übereinanderschieben der einzelnen Elemente und damit die Montage der Rohrkupplung zu erleichtern.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung hat jeder Hülsenabschnitt 12 und jedes darin eingeschobene Rohrende die Möglichkeit, sich im wesentlichen im gleichen Umfang in radialer Richtung zu bewegen, vienn diese Elemente beim Strömen eines unter Druck stehenden Mediums durch die Rohre und die Rohrkupplung Temperaturänderungen unterworfen werden. Aufgrund der A Standes zwischen jeder Dichtung 14 und der Eingriffsstelle des Ringflansches 18 mit dem Rohr 15 beeinträchtigt die radial nach innen gerichtete Deformation des Rohres 15, die unvermeidbar durch den Ringflansch 18 erzeugt wird, nicht in nachteiliger Weise die durch die Dichtung 14 zwischen der Außenseite des Rohres 15 und der Innenseite des Hülsenabschnittes 12 bewirkte Abdichtung. Der durch die Rohrkupplung hervorgerufene Verriegelungs- und Abdichtungseffekt kann erfindungsgemäß weiter dadurch verbessert werden, daß der Innendurchmesser jedes Hülsenabschnittes 12 zumindest in dem Bereich zwischen der Dichtung und dem Ende des Hülsenabschnittes 12, durch welches das Rohr eingeschoben wird, größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 15» so daß das Rohr sich in der in Fig. 1 bei 26 grob dargestellten Weise nach außen wölben kann, und zwar aufgrund des Druckes, der durch das durch die Rohre fließende Druckmedium ausgeübt wird;

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die Rohre behalten im wesentlichen diese gewölbte Form bei. Der Innendurchmesser des Hülsenabschnittes 12 ist vorzugsweise um 2 - 5% größer als der Außendurchmesser des Rohres

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich hinsichtlich der grundlegenden Konstruktionselemente nicht wesentlich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1, und es sind aus diesem Grund für einander identische Konstruktionselemente, die im übrigen nicht mehr im einzelnen beschrieben werden, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der einzige wesentliche Unterschied zwischen den beiden Ausführung sformen besteht darin, daß die Rohrkupplung gemäß Fig. 2 dazu dient, ein thermoplastisches Rohr 15, welches einen verhältnismäßig kleinen Außendurchmesser hat, radial an eine nur teilweise dargestellte Sammelleitung 27 od. dgl. anzuschließen, die einen verhältnismäßig großen Außendurchmesser hat. Die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Kunststoff bestehende Sammelleitung 27 ist mit einer Bohrung 28 versehen, deren Innendurchmesser im wesentlichen gleich groß ist wie der Innendurchmesser des Hülsenabschnitts 12 im Bereich des Anschlages 11. Der mit dem Anschlag 11 versehene Hülsenabschnitt ist im Bereich der Bohrung 28 an der Leitung 27 festgeschweißt oder in anderer V/eise befestigt. Es ist zu erkennen, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Anschlag 11 fortgelassen werden kann, wenn die Bohrung 28 nur so groß ist, daß das Rohr 15 diese Bohrung nicht passieren kann; der Anschlag 11 kann auch durch eine Innenschweißnaht im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Hülsenabschnitt 12 und der Leitung 27 ersetzt werden, wobei diese Innenschweißnaht beim Verschweißen des Hülsenabschnitts 12 mit der Leitung 27 erzeugt werden kann.

Die erfindungsgemäße Kupplung ist insbesondere zum Verbinden von Rohren geeignet, die beispielsweise aus Polyolefinen wie Polyäthylen und Polypropylen oder auch aus Polyvinylchlorid und Acrylnitril-Mischpolymerisaten, Butadien oder Styrol V.estehen. Der Hülsenabschnitt 12 kann vorzugsweise ebenfalls

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aus einem der oben erwähnten Stoffe bestehen. Das Material, aus dem das Kupplungselement 16 hergestellt wird, hat vorzugsweise eine beträchtlich größere Härte als das Rohrmaterial und kann vorzugsweise im Fall von Polyäthylenrohren ein Acetalharz oder im Falle von Polyvinylchloridrohren Messing sein.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen der Patentansprüche in vielfältiger Weise modofiziert werden.

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Claims (2)

1. 7307876

   Patentansprüche

   - Rohrkupplung für thermoplastische Rohre, die insbesondere zum Transport von unter Druck stehenden Medien wechselnder Temperatur dienen, mit einem im wesentlichen hülsenförmigen Abschnitt, der an einem thermoplastischen Rohr mittels eines Kupplungselementes angeschlossen werden kann, das mit dem Rohr und mit dem hülsenförmigen Abschnitt verriegelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in seinem Inneren einen Endabschnitt des Rohres (15) aufnehmende hülsenförmige Abschnitt (12) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Rohres (15) ist, daß das Kupplungselement (16) mit der Außenfläche des Rohres nur in einem Bereich in Eingriff steht, der axial außerhalb des hülsenförmigen Abschnittes (12) liegt, und daß eine Dichtung (14) vorgesehen ist, die zwischen der Außenfläche des Rohres und der Innenfläche des hülsenförmigen Abschnitts an einer Stelle liegt, die von der Eingriffsstelle des Kupplungselementes mit dem Rohr in einem Abstand liegt, der mindestens zwei mal so groß ist wie die Wanddicke des Rohres (15).
2. 2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des hülsenförmigen Abschnitts (12) mindestens in einem Bereich zwischen der Dichtung (14) und seinem Ende, durch welches das Rohr (15) eingesteckt wird, größer ist als der Außendurchmesser des Rohres (15).

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