DE2353571B2 - Rohrverbindung zwischen dem einsteckende eines rohres und dem muffenende eines anderen rohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung zwischen dem Einsteckende eines Rohres und dem Muffenende eines anderen Rohres, bestehend aus einem Dichtring mit mindestens einem sich in eine Aussparung des Muffenendes erstreckenden Teil, der radial zwischen dem Einsteckende und dem Muffenende zusammengedrückt ist, sowie aus einem dem Schutz des Dichtringes gegen chemische Angriffe durch das Leitungsmedium dienenden Schutzring aus einem nachgiebigen, bei chemischen Angriffen quellenden Material, der am Boden der Aussparung für den Dichtring an der Seite des Muffenspiegels angeordnet ist.

Eine solche Rohrverbindung ist beispielsweise in der französichen Patentschrift 15 69 442 beschrieben. Hierbei dient das eine Ringelement als Sperre gegen das chemisch aggressive, die Leitung durchströmende Medium, das andere als eigentliches Dichtungselement. Das chemisch widerstandsfähige Material ist aber nicht elastisch und nachgiebig genug herzustellen, um auf Dauer eine Sperrwirkung zu erzielen. Nach einer gewissen Zeit wurde das beispielsweise unter chemischem Angriff quellfähige Material undicht, das in der Leitung strömende Medium konnte ungehindert am eigentlichen Dichtungselement angreifen.

Nach dem deutschen Gebrauchsmuster 18 48 795 sind in einem Dichtspalt z. B. zwei durch einen Steg miteinander verbundene Dichtungsringe aus unterschiedlichen Materialien angeordnet. Jeder Dichtungsring soll gegen ein anderes Medium abdichten, auf das sein Material abgestimmt ist. Ein Schutz der Dichtungsringe gegen ein besonders aggressives Medium ist hierbei ebenfalls nicht gegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung bei Dichtungen der eingangs genannten Art dahin zu schaffen, daß die Verzögerungswirkung, bis die eigentliche Dichtung mit beispielsweise aggressiven Kohlenwasserstoffen in Berührung kommt, verstärkt wird, so lange es noch keine Dichtungsmaterialien gibt, die in idealer Weise sämtliche an sie gestellten Forderungen erfüllen.

Eine wesentlich verbesserte Dichtwirkung erhält man nun für eine Rohrverbindung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß überraschend durch einen dünnwandigen Verschlußring aus einem korrosionsbeständigen Material, der in der Aussparung des Muffenendes zwischen dem Dichtring und dem Schutzring angeordnet ist, eine zum Muffeneingang weisende Außenlippe von im wesentlichen zylindrischer Form aufweist, die sich an der Wandung der Aussparung im Muffenende zwischen dem Dichtring und dem Schutzring anlegt, und mit einem ringförmigen Steg senkrecht zur Rohrachse steht und das Einsteckende umschließt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden die Nachteile des gegen chemischen Angriff resistenten Materials wie Steifheit und geringe Verformbarkeit überwunden. Die axial gerichtete Lippe des Verschlußrings dichtet infolge ihrer Formgebung sogar gegen eine rauhe Oberfläche am Grund der Aussparung ab. Jedes der drei Einzelelemente der Dichtung übernimmt eine Teilaufgabe, so daß insgesamt eine nahezu ideale Dichtung geschaffen wird. Die eigentliche Abdichtung wird durch den Dichtring sichergestellt, der Verschlußring sperrt die Dichtung gegen chemischen Angriff des Leitungsmediums und der Schutzring quillt bei Beaufschlagung durch das Leitungsmedium und gibt dadurch der gesamten Dichtung einen ausgezeichneten Preßsitz.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 18 37 79b ist zwar ein Rollring mit Wickelfahne für eine Muffenrohrverbindung bekannt, der aus einem elastischen Kern und

einem dünnwandigen Ringkörper mit Verlängerung aus korrosionsbeständigem Material gebildet ist. Dabei ist jedoch der elastische Kern von dem dünnwandigen Ringkörper dicht eingehüllt, so daß er äußeren chemischen Einflüssen vollständig entzogen ist und daher durch Leitungsmittelbeauüchlagung nicht zu einer Quellung veranlaßt werden kann.

Die vorgeschlagene Dichtung nach der Erfindung hat eine besondere Anwendung auf dem Gebiet der Förderung kohlenwasserstoffhaltiger Gase. Ihre weiteren zweckmäßigen Ausgestaltungen sind in den ' Unteransprüchen gekennzeichnet.

Beispielsweise Ausführungstormen der Erfindung sollen nun nVt Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden, diese zeigen in

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung vor dem Einschieben des Einsteckendes des ein^n Rohres in die Muffe des anderen Rohres;

Fig. 2 einen Schnitt durch dieselbe Rohrverbindung nach dem Einschieben des Einsteckendes in die Muffe;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Verbindung, nachdem diese Kohlenwasserstoffen ausgesetzt worden ist;

F i g. 4 bis 11 zeigen andere Ausführungsformen einer solchen Rohrverbindung, wobei die der F i g. 4 - 6 und 8 bis 9 ahnlich denen der F i g. 1 sind und die der F i g. 7, I ü und 11 denen der F i g. 2 ähneln;

Fig. 12 zeigt eine andere Ausführungsform eines zu verwendenden Schutzrings.

Fig. 1 zeigt die Anschlußstelle zwischen einem Rohr T mit einer Muffe E und einem Rohr T² mit einem Einsteckende U vor der Einführung in die Muffe E

Das Dichtungselement besteht aus einem radial zusanimendrückbaren, in einer Aussparung 1 angeordneten Dichtring G. Die Aussparung 1 befindet sich am äußersten Muffenende E Der Dichtring G weist einen äußeren Ringwulst zur Verankerung in einer Auskehlung der Aussparung 1 auf; die Aussparung 1 ist außen durch einen Bund 2 verschlossen und innen am Übergang zum Rohr 7" I durch eine Schulter 3 begrenzt. Im Anschluß an diese Schulter 3 weist die Aussparung 1 eine zylindrische Wand \" auf; die Schulter 3 selbst verläuft senkrecht zur Rohrachse, weist eine radiale Abmessung I auf und verbindet die Aussparung 1 mit einer zweiten Aussparung I⁶, die das Einsteckende LJ des Rohres T2 unter einem leichten Spiei aufnimmt.

Die Rohrverbindung weist ferner einen elastomeren Schutzring 4 mit im wesentlichen rechteckigem oder bei einer anderen Ausführungsform auch quadratischem Querschnitt auf. Dieser Schutzring 4 drückt gleichzeitig gegen die Schulter 3 und gegen die zylindrische Oberfläche l^a der Aussparung 1. Seine Abmessung senkrecht zur Rohrachse liegt etwas über der Abmessung 1 der die Aussparung 1 begrenzenden Schulter 3. Das Einschieben des Einsteckendes U des Rohres "P in das Muffenende E des Rohres T kann somit nicht ohne leichtes Zusammendrücken des Schutzringes 4 in radialer Richtung erfolgen. Diese größere Abmessung ist einerseits nicht unerläßlich; sieht man sie aber vor, dann darf sie den Zusammenbau nicht zu stark behindern.

Die Rohrverbindung weist schließlich einen dichtenden Verschlußring 5 aus einem Polyamid auf; er ist beispielsweise aus einer dünnen Polyamidseheibe hergestellt oder gegossen: die Wahl des Materials ist jedoch nicht bindend, so daß der Ring auch aus einem anderen Material hergestellt werden kann, sofern dieses eeEenüber Kohlenwasserstoffen abdichtet, von diesen nicht angegriffen wird und genügend elastisch ist. Der Verschlußring 5 ist rotationssymmetrisch zur Rohrachse und weist eine im wesentlichen doppelseitig gewinkelte Form auf, bestehend aus einer zylindrischen bis leicht konischen und sich nach dem freien Ende zu erweiternden Außenlippe 6, einem senkrecht zur Achse stehenden ringförmigen Steg 7 und einer kegelstumpfförmigen Innenlippe 8, die axial in entgegengesetzter Richtung zur Außenlippe 6 verläuft und in Richtung auf ihr freies Ende konvergiert.

Der Verschlußring ist so im Innern der Aussparung I angeordnet, daß ein Steg 7 und seine Innenlippe 8 an die freien Oberflächen des elastomeren Schutzringes 4 und seine Außenlippe 6 an die zylindrische Oberfläche 1 ■' der Aussparung 1 stoßen.

Die Außenlippe 6 weisi ein freies Ende 9 auf. dessen Durchmesser etwas großer ist als der der zylindrischen Oberfläche l^a der Aussparung 1 der Muffe. Dadurch kann dieses ohne Spiei auf d\c zylindrische Wand der Aussparung aufgeschoben w erden.

Andererseits ist die Außenlippe 6 in axialer Richtung genügend lang, um zwischen dem Dichtring C und der zylindrischen Oberfläche \^a der Aussparung 1 eingeklemmt werden zu können.

Dadurch trägt die radiale Zusammendriickung des Dichtringes G beim Einführen des Einsteckendes H in das Muffenende E zu einem perfekten Anliegen der Außenlippe 6 des dichtenden Verschlußringes 5 in dem Muffenende bei. Dabei darf jedoch die Außenlippe 6 zwischen dem Dichtring G und die zylindrische Oberfläche l^ader Aussparung 1 nicht zu weit eingeführt werden, da dies ansonsten das ordnungsgemäße Anliegen des Dichtringes G in dem Muffenende beeinträchtigen könnte, auf dem die Dichtigkeit der Verbindung beruht. Im übrigen ist eine solche axiale Länge der Außenlippe, so vorteilhalt es auch sein mag. nicht unbedingt notwendig.

Die Kante 10, an der der ringförmige Steg 7 und die kegelstumpfförmige Innenlippe 8 zusammenstoßen, hat einen etwas größeren Durchmesser als das Einsteckende U. Das freie Ende 11 der Innenlippe 8 hat demgegenüber einen etwas kleineren Durchmesser als das Einsteckende U. Dadurch umschließt bei der Einführung des Einsteckendes in die Muffe das freie Ende !1 der Innenlippe fest das Einsteckende IJ. was gegebenenfalls auch noch durch eine leichte radiale Komprimierung des elastomeren Schutzringes 4 unter stützt wird.

Eine Verbindung des elastomeren Schmzringes 4 mit dem Verschlußring 5 ist nicht unerläßlich, kann jedoch beispielsweise durch Kleben erfolgen. Auf jeden Fall ist der einzige Teil des Verschlußringes 5, der verbunden werden könnte, der mittlere Teil seines Steges 7.

Dadurch wird nach Fig. 2 beim Einschieben des Einsteckendes Udes Rohres T² in das Muffenende Edes Rohres V im Augenblick der Montage einer Rohrleitung zum einen bewirkt, daß die kegelstumpfförmige Innenlippe 8 des Verschlußringes 5 um die Kante 10 als Gelenkstelle in eine fast zylindrische oder zumindest weitaus weniger konvergierende Lage als vor der Montage gebracht wird, so daß das freie Ende 11 der Innenlippe 8 fest das Einsteckende U umschließt, und zum anderen erreicht, daß die Innenlippe 8 gegen den elastomeren Schutzring 4 drückt und folglich eine radiale Komprimierung des Schutzringes 4 sowie eine gleichzeitige Dehnung in axialer Richtung bewirkt. Diese Dehnung macht sich zum einen in einer Verschiebung eines Teils 4^J des Schutzringes 4 in den

freien Raum 12 zwischen der Innenlippe 8 und der Aussparung \^b der Muffe und zum anderen in einer Verdrängung des Steges und der Außenlippe des Verschlußringes 5 in Richtung des Dichtringes G bemerkbar.

Die Anordnung verhält sich beim Zusammentreffen mit Kohlenwasserstoffen wie folgt (Fig. 3): Das Elastomer des Schulzringes 4 absorbiert die Kohlenwasserstoffe und schwillt dabei an; dadurch drückt die Innenlippe 8 des Verschlußringes 5 fest gegen das Einsteckende L/und der Verschlußring 5 wird gegen den Dichtring G, gegebenenfalls bis zur Berührung mit diesem, gedrückt. Darüber hinaus bewirkt im Berührungsfall der durch die Verschiebung des Verschlußringes 5 in Richtung des Dichtringes G unter der Einwirkung der den Schutzring 4 blähenden Kohlenwasserstoffe entstehende Druck ein Andrücken des Dichtringes G an das Einsteckende U und das Muffenende E in radialer Richtung, wodurch gegebenenfalls die Dichteigenschaften der Rohrverbindung verbessert werden.

Die einzigen Durchlaßmöglichkeiten, aufgrund deren die Kohlenwasserstoffe Zugang zu dem Dichlring C hätten, sind nun eine Funktion der Elastizität der beiden freien Enden 9 und 11 des Verschlußringes 5, die ein festes Umfassen des Muffenrohres V und des Einsteckendes des Rohres T² durch die freien Enden ermöglicht. Dies hängt selbstverständlich stark von den Herstellungstoleranzen der Rohre V und T² sowie des Verschlußringes 5 ab. Die allgemeine Form der Bauteile und ihre Dimensionierung sind auf jeden Fall so gewählt, daß die Nachteile zu großer Toleranzen weitgehendst beschränkt bleiben.

Auf jeden Fall wird hierdurch die den Kohlenwasserstoffen ausgesetzte Oberfläche des Schutzringes 4 beschränkt, eine fast vollkommene Abdichtung des Dichtringes G gegenüber den Kohlenwasserstoffen durch den Verschlußring 5 sowie eine Stützung des Verschlußringes 5 durch die Masse des Schutzringes 4 gewährleistet, an die er andrückt. Der Schutzring hält den Verschlußring 5 in seiner Lage und drückt ihn in der Position, in der er die beste Abdichtung gewährleistet, unter Nutzung eben des Aufblähens des Ringes durch die Einwirkung von Kohlenwasserstoffe, der er aber beabsichtigt ausgesetzt wird.

Die Verschiebung des Verschlußringes 5 durch den Schutzring 4 in die Lage, in der eine maximale Abdichtung zwischen dem Muffenende E und dem Einsteckende U gewährleistet ist, legt eine minimale Unabhängigkeit zwischen dem Verschlußring 5 und dem Schutzring 4 zugrunde. Das Aufblähen des Schutzringes 4 soll dazu beitragen, daß sich die Innenlippe 8 um das Einsteckende Uschließt oder gegebenenfalls axialtranslatorische Verschiebungen des Steges 7 des Verschlußringes 5 hervorruft ohne daß für den Verschlußring 5 dabei das Risiko von Rißbildungen entsteht, wodurch dessen Schutzwirkung beeinträchtigt werden würde.

Die Rohrverbindung kann im allgemeinen irgendein automatisch arbeitender Anschluß sein, der sich das Prinzip einer radial zusammendrückbaren Dichtungsvorrichtung zunutze macht. Dies ist beispielsweise der Fall bei den Verbindungen nach F i g. 4, die der nach der FR-PS 11 72 962 entspricht, nach der F i g. 5 entsprechend derjenigen nach der FR-PS 11 68 647, nach der Fig. 6 entsprechend derjenigen nach der FR-PS 14 32 706 oder nach Fig. 7 entsprechend derjenigen nach der FR-PS 20 94 278, wo der Dichtring G mit Hilfe einer Dichtungsaufschiebevorrichtung P aufgeschoben wird, wodurch diese erst in ihre Lage gebracht werden kann, nachdem das Einsteckende in die Muffe eingeführt worden ist.

Die Rohrverbindung nach Fig. 8 kann auch gan? einfach mit einem O-Dichtring G versehen sein, ohne daß ein Wulst zur Verankerung in der Muffe vorgesehen ist.

Sind im übrigen die Herstellungstoleranzen genügend klein gewählt, so lassen sich ebenfalls gute Schutzergebnisse mit einem Verschlußring 5¹ erzielen, der nur, wie aus F i g. 9 ersichtlich, einen Steg 7^a und eine Außenlippe 6^a aufweist, die dem Steg 7 und der Außenlippe 6 des Verschlußringes 5 entsprechen. Hier ist es nur erforderlich, den ringförmigen Steg 7" des Verschlußringes 5^a möglichst nahe an das Einsteckende L heranzuführen, und hierfür den Abstand e zwischen der inneren Ringkante 10^a des Steges 7^a und derr Einsteckende (Vmaximal zu verringern.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 10 ist außer derr Schutz durch den Verschlußring 5^a auch die Seite de; Schutzringes 4 geschützt, die den Kohlenwasserstoffer ausgesetzt ist, um zu verhindern, daß unter der Blähwirkung der Kohlenwasserstoffe der Ring nach F i g. 2 zwischen das Einsteckende und die Muffe fließt was das Risiko von Rißbildungen am Schutzring mit sich bringen kann. Der Schutz besteht aus einer Schutzkappe 13, die den Schutzring 4 an der Seite umgibt, die den· Muffenrohr V zugekehrt ist. Die Kappe 13 weist eir ringförmiges radiales Mittelstück 14 und eine äußere zylindrische Lippe 15 auf. Das Mittelstück 14 muß garn nahe an das Einsteckende herangeführt werden, um der freien Raum 16 maximal zu begrenzen. Zur Eindämmung der Fließtendenz bietet die FR-PS 11 69 444 eine andere Lösung, die darin besteht, die exponierte Seite des Schutzringes 4 nach Fig. 11 durch eine metallische Ringfeder 17 mit eng aneinanderliegenden Windunger zu schützen.

Selbstverständlich können für den Schutzring A verschiedene .Formen gewählt werden, beispielsweise nach Fig. 12 ein rechtwinkeliges Trapez 4^J. desser spitzer Winkel in Richtung des Einsteckendes Uund dei Muffe des Rohres V zeigt.

Auf jeden Fall ist es bei allen Anwendunger unerläßlich, daß eine genügend große Oberfläche de! Schutzringes 4, wenn auch von geringer Ausdehnung frei bleibt, um ein Blähen des Ringes mit allen dami verbundenen Vorteilen hinsichtlich der Aufbringung de;

Verschlußringes 5 in die richtige Lage zu gewährleisten. Selbstverständlich kann bei Verwendung geeignetei Materialien für die Ringe 4, 5 die Verbindung auch füi

andere Rohrleitungen verwendet werden, die irgendeir anderes aggressives Medium als kohlenwasserstoffhalti ge Gase enthalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Rohrverbindung zwischen dem Einsteckende eines Rohres und dem Muffenende eines anderen Rohres, bestehend aus einem Dichtring mit mindestens einem sich in eine Aussparung des Muffenendes erstreckenden Teil, der radial zwischen dem Einsteckende und dem Muffenende zusammengedrückt ist, sowie aus einem dem Schutz des Dichtringes gegen chemische Angriffe durch das Leitungsmedium dienenden Schutzring aus einem nachgiebigen, bei chemischen Angriffen quellenden Material, der am Boden der Aussparung für den Dichtring an der Seite des Muffenspiegels angeordnet ist, gekennzeichnet durch einen dünnwandigen Verschlußring (5, 5a) aus einem korrosionsbeständigen Material, der in der Aussparung (1) des Muffenendes (E) zwischen dem Dichtring (G) und dem Schutzring (4, 4a) angeordnet ist, eine zum Muffeneingang weisende Außenlippe (6) von im wesentlichen zylindrischer Form aufweist, die sich an die Wandung (la) der Aussparung (1) im Muffenende (E) zwischen dem Dichtring (G) und dem Schutzring (4, 4a) anlegt, und mit einem ringförmigen Steg (7) senkrecht zur Rohrachse steht und das Einsteckende fLyumschließt.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlippe (6) des Verschlußringes (5, 5a) an ihrem freien Ende (9) leicht kegelstumpfförmig divergiei end endet.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Steg

(7) des Verschlußringes (5,5a) mit dem vorzugsweise rechteckigen Querschnitt aufweisenden Schutzring (4,4a) verklebt ist.

4. Rohrverbindung nach einem de^r Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Abmessungen der Außenlippe (6) des Verschlußringes (5, 5a) und des axialen Abstandes zwischen dem Dichtring (G) und dem Schutzring (4, 4a) so beschaffen sind, daß die Außenlippe (6) den Dichtring (G) teilweise überdeckt.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1

bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring (5) eine zum Muffenspiegel weisende Innenlippe

(8) von im wesentlichen zylindrischer Form aufweist.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenlippe (8) des Verschlußringes (5) leicht kegelstumpfförmig ausgebildet ist, zum freien Ende (11) hin konvergiert und einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Außendurchmesser des Einsteckendes (U)ist.

7. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (9) der Außen'ippe (6) des Verschlußringes (5, 5a) einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser der Aussparung (1) der Muffe (E) an seiner Anlagestelle.

8. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring (5,5a) aus Polyamid besteht.