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Muffenverbindung zwischen Kunststoffrohren, insbesondere Ablaufrohren
Die Erfindung betrifft eine Muffenverbindung zwischen Kunststoffrohren, insbesondere
Ablaufrohrleitungen.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Muffenverbindung von Kunststoffrohren
derart auszubilden, daß die Verbindung vor Temperaturbelastungen aus dem Medium
im Rohr geschützt ist.
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Die Erfindung ist anhand eines Kunststoffrohres bei Ablaufrohrleitungssystemen
beschrieben; es versteht sich aber, daß die Erfindung nicht auf diese Verwendung
beschränkt ist.
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Bei dem in der folgenden Beschreibung gebrauchten Ausdruck "Muffenverbindung"
sollen Rohrverbindungen verstanden werden, bei denen einer der Rohrteile mit einem
besonderen Muffenstück ausgebildet ist, sowie Verbindungen, bei denen die aneinander
anstoßenden Rohrstücke den gleichen Durchmesser haben, jedoch von einer besonderen,
umgebenden Muffe umschlossen werden, die die aneinanderstoßenden Rohrenden überlappt.
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Die Verbindung derartiger Rohre geschieht gewöhnlich dadurch, daß
das eine Rohrende in ein erweitertes Muffenstück des anstoßenden Rohres gesteckt
wird. Die Dichtung zwischen den beiden Rohrstücken wird dadurch erreicht, daß zwischen
ihnen eine Packung oder ein Packungsring angeordnet wird, der gewöhnlich in einer
geeigneten, ringförmigen Rille im Muffenstück angebracht wird. Alternativ kann eine
Dichtung auch durch eine dazwischen liegende Klebeschicht erreicht werden. Die Erfahrungen
mit derartigen Ablaufrobrleitungs sysirn haben im Laufe der letzten Jahre erwiesen,
daß infolge wiederholter
Belastung durch wechselndes warmes und
kaltes Abwasser oft Risse, Schäden od.dgl. an den inneren Rohrenden entstehen.
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Diese Schäden entstehen, weil das betreffende Rohrende beim Abkühlen
des Abwassers und der Rohrteile nicht die Möglichkeit zum Zusammenziehen hat, da
sich die äußere Muffe nicht genau so schnell abkühlt wie die innere. Diese Wirkung
tritt besonders auf, wenn die Rohrteile verklebt sind, kommt aber auch vor, wenn
zwischen den Rohrteilen eine elastische Packung angeordnet ist. Soll nämlich eine
genügend gute Packung erzielt werden, muß der Packungsring zu Antig einen ziemlich
hohen Druck gegen die aneinanderstoßenden Rohrteile ausüben, was eine große Belastung
des inneren Rohrteiles zur Folge hat, so daß er Beschädigungen stark ausgesetzt
ist, wenn die Temperaturenbelastungen dazukommen.
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Wie auch immer die Verbindung ist, hat es sich erwiesen, daß oft Risse
im inneren Rohrteil auftreten und Undichtigkeiten leicht entstehen, weil sich solche
Risse oft außerhalb der Klebeverbindung oder der Packungsstelle fortpflanzen.
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Außer der mechanischen Beanspruchung treten oft auch chemische Einwirkungen
von Stoffen im Abwasser auf den Kunststoff auf, was im hohen Maße die Beanspruchung
erhöht und den Schaden an den Verbindungen
fördert. Die Erfahrungen
scheinen jedoch zu bestätigen, daß die entstandenen Risse usw. besonders im Zuge
rascher Temperaturschwingungen entstehen, wenn das betreffende Rohr von kaltem und
warmem Wasser in verhältnismäßig raschem Wechsel durchströmt wird.
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Zur Vermeidung der obigen Probleme hat man versucht, die Rohre oder
die Rohrenden mit verstärkten Verbindungen auszubilden; dies ist aber im Produktionsverfahren
eine komplizierte Lösung. Außerdem ist eire solche Lösung praktisch kaum durchführbar,
da man vorher nicht weiß, wo das betreffende Rohr abgeschnitten werden soll. Es
scheint unumgänglich, mit gleich starken, fest kalibrierten Rohren zu arbeiten und
zu versuchen, Verbindungen von genügender Zuverlössigkeit zustandezubringen. Eine
zweite Lösung des Problems wäre die Verstärkung des Rohrmaterials im allgemeinen;
dies verteuert aber natürlich das ganze Rohrleitungssystem und stellt keine gute
Lösung dar, da ja das Rohrleitungssystem an sich keiner Verstärkung des Rohres bedarf.
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Zum Verbinden von Kunststoffrohren sind Stützhülsen schon bekannt.
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Bei diesen frükren Ausführungen handelte es sich aber um steife Rohrhülsen,
deren Zweck es war, die mechanische Festigkeit der Rohrverbindung zu erhöhen. Die
bekannten Konstruktionen lösen aber
nicht die Probleme der Erweiterungs-
und Zusammenziehungsphöno mene, die infolge von Temperaturänderungen auftreten,
und zwar besonders bei raschem Temperaturwechsel, der beim Durchströmen der Rohrleitung
von abwechselnd kaltem und warmem Wasser vorkommt.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird daher erfindungsgemaß
eine Muffenverbindung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß an der
Innenseite des inneren Rohres der Muffenverbindung eine elastische, mechanisch schwache
Rohrhülse angeordnet ist, die den außerhalb befindlichen Kunststoffrohrteil vor
raschem Temperaturwechsel bewahrt.
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Die Rohrhülse muß vorzugsweise aus einem gut isolierenden Material
hergestellt sein. Versuche haben ergeben, daß eine Hülse aus einem geeigneten Kunststoff
verwendet werden kann. Es ist jedoch wichtig, daß ein sehr hitzebeständiges Material
gewählt wird.
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Die Rohrhülse kann auf dem inneren Rohr auf verschiedene Art und Weise
befestigbar sein. Falls die Rohrhülse geschlitzt und elastisch genug ist, kann die
Hülse einfach mit Preßsitz an Ort und Stelle geschoben werden. Alternativ oder zusätzlich
kann ein Klebstoff verwendet werden, um die Hülse festzuhalten. Eine andere Art
der Befestigung besteht im Anschweißen der Rohrhülse am Rohrende.
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Eingehende Versuche haben jedoch zu der Erkenntnis geführt, daß es
nicht nötig ist, einen absolut dichten Ansatz zwischen der Hülse und dem Rohrende
herzustellen. Obwohl bis zu einem gewissen Grad Wasser in die Ansatzfläche dringt,
schützt die Hülse doch das Rohrende vor raschen Temperaturwechseln, so daß die Bildung
von Rissen im Rohrende vermieden wird.
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Es ist vorteilhaft, eine geschlitzte Rohrhülse zu wählen, entweder
in Form einer Rohrhülse mit einem durchgehenden Schlitz oder einer Rohrhülse mit
zwei oder mehreren Teilschlitzen, die vorzugsweise an entgegengesetzten Enden der
Hülse angeordnet sin#.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezug auf die
anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine
bekannte Muffenverbindung für Kunststoffrohre, bei der sich aufgrund von Temperaturbelastungen
ein typischer Riß im inneren Rohrteil gebildet hat, Fig. 2 einen entsprechenden
Schnitt durch eine erfindungsgemäße Muffenverbindung, wobei die Enden der Rohre
miteinander verklebt sind,
Fig. 3 einen entsprechenden Schnitt,
wobei statt des Klebemittels eine O-Ringpackung angeordnet ist, Fig. 4 eine Ausführungsform,
bei der erfindungsgemäß eine Hülse mit dem inneren Rohrende verschweißt ist, Fig.
5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindung mit einer geschlitzten
Hülse.
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Nach den Fig. 1 bis 4 ist am Ende eines Kunststoffrohres eine Rohrmuffe
2 vorgesehen, die zur Aufnahme eines Rohrendes 3 eines anderen Kunststoffrohres
auqpbildet ist. Zur Erzielung einer dichten Verbindung können die Rohrenden verklebt
werden. Alternativ oder zusd.tzlich kann eine O-Ringpackung in eine Rille 4 in der
Muffe 2 angeordnet werden. Bei der in Fig. 1 dargestellten Verbindung ist die Dichtung
durch eine Klebeschicht 5 erreicht. Bei einer solchen Verbindung entstehen oft Risse
6. Derarte Risse pflanzen sich allmählich in das innere Rohrende fort und es entsteht
eine Undichtigkeit.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Verbindung sind die Rohrteile wiederum
durch eine Klebeschicht 5 verklebt, während die Dichtung nach Fig.3 durch eine O-Ringpackung
hergestellt ist. In beiden Fällen ist an
der Innenseite des inneren
Rohrendes 3 vor dem Zusammenfügen der Rohrteile durch Preßsitz eine dünnwandige,
elastische Rohrhülse 7 eingeführt. Die Hülse soll weder besonders steif noch mechanisch
stark sein, soll aber außer elastischen auch gute Wärmeeigenschaf ten besitzen.
Die Hülse kann beispielsweise aus einem geeigneten PVC-Kunststoff, Polyäthylen u.ä.
bestehen. Die Hülse 7 wirkt gegenüber dem außerhalb befindlichen Rohrende 3 und
der Verbindung wie eine federnde, wärmeisolierende Abschirmung gegen plötzliche
Temperaturschwankungen, die beim Durchströmen des Rohres von warmem bzw. kaltem
Wasser entstehen. Die dünnwandige Hülse 7 schützt ebenfalls das innere Rohrende
vor Korrosionen usw. Versuche haben erwiesen, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen
Hülse 7 das Rohrende und die Rohrmuffe bei weitem besser als ohne die Hülse 7 die
annähernd gleichen Temperaturänderungen infolge Einwirkung der das Rohr durchlaufenden
Flüssigkeit überstehen. Dadurch vermindert sich die Gefahr, daß Beschädigungen an
der Abdichtung zwischen den Rohrteilen entstehen, oder daß sich im inneren Rohrende
Risse u.ä. bilden. Besonders bei den in Fig. 2 gezeigten, geklebten Verbindungen
hat es sich ebenfalls erwiesen, daß die Wechselwirkungen von warmem und kaltem Wasser
leicht zum Auflösen der Klebeverbindung führen können, die den dauernd einwrkenden
Kräften nicht gewachsen ist, die beim wiederholten starken und raschen Abkühlen
und Zus ammenziehen
des inneren Rohrendes auftreten. Versuche
haben erwiesen, daß ein solches Reißen der Klebeverbindung bei Verwendung der erfindungsgemäßen
Hülse vermieden wird. Bei Verwendung von O-Ringpackungen nach Fig. 3 ergibt sich
das Problem, daß das innere Rohrende beim Durchlaufen des Rohres von warmem Wasser
so erwärmt wird, daß es erweicht und folglich die O-Ringpackung die innerhalb befindliche
Ringzone des Rohrendes nach innen preßt. Dadurch vermindert sich nicht nur der Dichtungsdruck
der Packung, sondern es entstehen auch Beschädigungen und Spannungen im inneren
Rohrende, die früher oder später zum Bruch führen können. Auch in diesem Fall wird
die Verwendung der erfindungsgemäßen Hülse ihren Zweck erfüllen, indem sie eine
plötzliche Erwärmung des inneren Rohrendes verhindert oder verschiebt und dazu noch
in gewissem Sinne ein Eindrücken des inneren Rohrendes infolge des Packungsdruckes
verhütet.
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Diese Wirkung kann dadurch erhöht werden, daß man bei der Montage
der Rohrhülse einen strammeren Preßsitz gegen das innere Rohrende vorsieht, das
somit tangentiale Druckspannungen gegen die Wand der Rohrhülse ausübt. Der Preßsitz
der verhältnismäßig dünnwandigen, elastischen Rohrhulse ist nicht stramm; Versuche
haben aber erwiesen, daß sogar ein verhältnismäßig schwacher Preßsitz genügt, um
die erwUnschte Wirkung zu erzielen. Die Stärke des Hulsengutes darf die des Rohres
nicht um mehr als 50 % Ubersteigen.
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Anstelle der Montage der Rohrhülse am Rohrende durch Preßsitz, kann
die Hülse auf andere Art und Weise befestigt werden, z.B.
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durch Schweißen, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht. Hier ist die Hülse
7 mit verhältnismäßig enger Passung in das Rohrende geschoben, wonach der Rand 8
der Hülse am Rand des Rohrendes entlang einer ringförmigen Zone angeschweißt ist.
Das Schweißen kann mit einem geeigneten, erwärmten Werkzeug geschenen, beispielsweise
einem Locheisen o.ö., und kann am Gebrauchsort der Verbindung ausgeführt werden.
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Versuche haben weiter erwiesen, daß die Rohrfläche am Rohrende mit
Hilfe einer zusammenhängenden, zylindrischen Klebefläche auch festgeklebt werden
kann. Bei derartigem Verkleben besteht an und für sich die große Gefahr, daß die
Hülse bei abwechselnder Belastung durch warmes und kaltes Wasser genau so wie das
Rohrende nach Fig.1 reißt. Diese Versuche haben aber auch gezeigt, daß die beabsichtigte
schützende Wirkung der Rohrhülse auf die Verbindung verlorengeht.
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Sogar beim Reißen beschützt nämlich das Material der Hülse 7 das außerhalb
befindliche Rohrende, dessen Temperaturbelastung auf jeden Fall bei weitem geringer
wird, wenn eine eventuell gerissene Rohrhülse am Rohrende sitzt. Daher ist es vorteilhaft,
statt einer zusammenhängenden Rohrhülse eine der Länge nach geschlitzte Rohrhülse
zu
benutzen. Statt eines durchgehenden Schlitzes können auch alternativ zwei oder mehrere
Teilschlitze vorgesehen sein, die zweckmäßig an entgegengesetzten Rändern der Hülse
angeordnet sind.
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Eine solche geschlitzte Hülse kann am Rohrende entweder durch PreB-sitz
oder durch Kleben angebracht sein. Fig. 5 stellt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen
Rohrverbindung dar, bei der die innere Hülse 7 mit einem der Länge nach verlaufenden
Schlitz 12 versehen ist.
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Wenn die Hülse aus thermoplastischem Material besteht, wird bei einem
besonderen Verfahren zumAnbringen der Rohrhülse im Rohrende von einem rohrförmigen
Arbeitsstück mit einem größeren Querschnitt ds demjenigen, der für die Rohrhülse
vorgesehen ist, ausgegangen, nach dem die Hülse im Rohrende angeordnet ist, um danach
das rohrförmige Arbeitsstück anzuwärmen, bis das thermoplastische Material weich
wird, so daß die Hülse weich oder plastisch ist, wenn sie in das Rohrende gepreßt
wird, und dort abkühlt und wieder ersteift. Eine auf diese Weise angepaßte Hülse
besitzt eine sog.
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"Erinnerungaponnung", d.h. daß sie sich bei nochmaligem Erwärmen dehnen
wird, um danach zum ursprünglichen Querschnitt zurückzukehren.
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Bei der vorliegenden Beschreibung der Erfindung sind nur sdche Muffenverbindungen
beschrieben und dargestellt, bei denen das eine Rohrende ein erweitertes Muffenstck
zur Aufnahme des anderen normalen Rohrendes hat. Es versteht sich aber, daß die
Erfindung auch bei Muffenverbindungen zur Anwendung gelangt, bei denen stattdessen
ein besonderes, loses Muffenstück benutzt wird, das übergezogen wird und zwei aneinanderstoßende
Rohrenden überlappt. Bei derartigen Rohrvetindungen wird eine besondere innere Hülse
in beiden inneren Rohrenden angebracht.