DE2530370C2

DE2530370C2 - Unter Verwendung von Kupplungsgliedern zu einer zugfesten Rohrleitung zusammensetzbare Asbestzementrohre

Info

Publication number: DE2530370C2
Application number: DE19752530370
Authority: DE
Inventors: Albert 5020 Frechen Wegert
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1975-07-08
Filing date: 1975-07-08
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE2530370A1

Description

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Die Erfindung betrifft unter Verwendung von Kupplungsgliedern zu einer zugfesten Rohrleitung zusammensetzbare Asbestzementrohre, an deren miteinander zu verbindenden Enden außenseitig jeweils ein aus Kunststoff bestehender Verbindungsring mittels Kleben angebracht ist, an dem das oder die Verbindungsglied(er) angreift bzw. angreifen.

Derartige Asbestzementrohre werden z. B. zur Verrohrung von Brunnen oder dgl. benutzt. Es ist bekannt, als Kupplungselemente ein Metallseil zu verwenden, das in gummielastischem Material eingebettet sein kann. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Rohrenden und ihnen zugeordnete Muffen mit umlaufenden Nuten versehen sind, wobei die Teile in der Weise zusammenwirken, daß in den von jeweils zwei sich deckenden Nuten gebildeten Kanal ein derartiges Kupplungsglied eingeführt werden.

Es ist unvermeidbar, daß die Rohre durch die Anordnung der Nut für das Kupplungselement eine Verringerung ihrer Festigkeit und damit ihrer Beanspruchbarkeit erfahren. Hinzu kommt, daß die vorbeschriebene Verbindung Kräfte, insbesondere Scherkräfte und Biegekräfte, entstehen läßt, die von dem das Rohr bildenden Werkstoff nur in geringem Umfang aufgenommen werden können, ohne daß es zu Beschädigungen des Rohres kommt. Andererseits sind Rohre aus Asbestzement gegen in axialer Richtung wirkende Zugbeanspruchungen verhältnismäßig unempfindlich.

Mit zunehmendem Durchmesser der Asbestzementrohre und größer werdenden Teufen der zu verrohrenden Brunnen werden die Auswirkungen der vorbeschriebenen Gegebenheiten immer größer, so daß die Rohrleitungen bezüglich Länge und Gewicht an die Grenze dessen stoßen, was technisch realisierbar ist

Es ist bereits durch die CH-PS 4 01 607 bekannt, durch Anwendung von Verbindungsringen aus Kunststoff, die außenseitig an den Endbereichen der Rohre angeklebt sind, zu besseren Ergebnissen zu kommen. Cs hat sich jedoch gezeigt, daß unverstärkte Verbindungsringe die aus den Verbindungskräften resultierenden Spannungen nicht aushalten, da die Asbestzementrohre etwa dort brachen oder rissen, wobei die aufgeklebten Verbindungsringe endeten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung von Asbestzementrohren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß die Verbindungskräfte auf die Asbestzementrohre sicher übertragen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß beide Verbindungsrohre glasfaserverstärkt sind und in Richtung vom freien Ende zum anderen Ende des jeweiligen Rohres eine abnehmende Wandstärke aufweisen, wobei die Glasfaserverstärkung über die gesamte radiale Dicke des inneren Ringbereiches und des äußeren Ringbereiches jedes Verbindungsringes eines dem Asbestzementrohr weitgehend angeglichenen Elastizitätsmodul bewirkt und die Glasfaserverstärkung im radial außen liegenden Ringbereich, an dem das Kupplungsteil angreift, außerdem noch zur Aufnahme der auftretenden Querkräfte ausgelegt ist.

Die Wandstärke des Verbindungsringes kann sich kontinuierlich verringern. Aus Gründen, die mit der Herstellung eines solchen Verbindungsringes zusammenhängen, kann es aber auch zweckmäßiger sein, daß die Wandstärke des Verbindungsringes sich stufenweise verringert. Ferner kann die Anordnung so getroffen sein, daß der dem jeweils zugeordneten Rohrende zugekehrte Endabschnitt jedes Verbindungsringes eine konstante Wandstärke und eine Nut zum Angriff des Kupplungsteiles aufweist.

Der Verbindungsring aus glasfaserverstärktem Kunststoff ist in der Lage, Biegekräfte und Scherkräfte aufzunehmen, ohne daß er diese in einem das zulässige Maß übersteigenden Umfang an das Asbestzementrohr weitergibt. Die Zugspannungen werden so in das Asbestzementrohr eingeleitet, daß Spannungsspitzen vermieden oder jedenfalls so klein gehalten werden, daß sie das zulässige Maß nicht übersteigen. Dazu dient der im Kunststoff vorgesehene hohe Glasfaseranteil, der es ermöglicht, den Elastizitätsmodul des den Verbindungsring bildenden Materials an den Elastizitätsmodul des Asbestzementes so weit wie möglich anzugleichen. Als besonders geeignet hat sich ein Verbundwerkstoff (Laminat) aus Epoxidharz und Glasseidenrovinggewebe herausgestellt. Das Laminat hat eine Zugfestigkeit von etwa 28 kp/mm². Die Bruchdehnung liegt bei Laminat, Kleber und Asbestzement bei etwa 2%. Die Abhängigkeit des Elastizitätsmoduls vom Glasfaseranteil ist daran erkennbar, daß bei 45% Glasfaseranteil der Elastizitätsmodul etwa 120 000kp/cm², bei 55% Glasfaseranteil hingegen 160 000 kp/cm² beträgt. Der Elastizitätsmodul des Asbestzementes liegt bei 210 000 kp/cm². Tatsächlich sollte der Elastizitätsmodul des vorgenannten Verbundwerkstoffes nach Möglichkeit über 160 000 kp/cm² liegen. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, daß die Dehnung von Asbestzement und Laminat ungefähr gleich ist.

Der Abbau der normalerweise auftretenden Spannungsspitzen und die gleichmäßigere Spannungsverteilung sind darauf zurückzuführen, daß der den Verbin-

dungsring bildende Werkstoff aufgrund seiner kleineren Querschnittsflächen sich stärker ausdehnen kann als das Asbestzement Die Verringerung der Wanddicke des Verbindungsringes kann etwa bis auf 0,5— 1 mm gehen.

Im übrigen ist vorgesehen, das Ende des Verbindungsringes mit der geringsten Wandstärke möglichst weit von jener Stelle anzuordnen, an welcher die Kräfte in den Verstärkungsring eingeleitet werden bzw. das Kupplungsglied oder die Kupplungsglieder angreift bzw. angreife!·.

Bei Anwendung der Lehre gemäß der Erfindung kann bei Nennweiten von etwa 400 mm die Beanspruchbarkeit eines Asbestzementrohres um 100% gesteigert werden. Bei größeren Nennweiten, z. B. 800 mm, ist eine Steigerung der Beanspruchbarkeit um 70—80% festgestellt worden.

Es ist ohne weiteres möglich, bei Verwendung der Asbestzementrohre gemäß der Erfindung die einleitend bereits beschriebene bekannte Vorrichtung zu wählen.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein an beiden Enden mit Verbindungsringen versehenes Asbestzementrohr,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch zwei derartige miteinander verbundene Rohre.

Das in Fig. 1 dargestellte Rohr 10 aus Asbestzement ist an seinen beiden Endbereichen mit Verbindungsringen 11 aus glasfaserverstärktem Kunststoff versehen. Diese Ringe, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 10, sind auf der äußeren Mantelfläche des Rohres aufgeklebt. Jeder Verbindungsring 11 weist eine vom zugeordneten Ende 12 des Rohres 10 in Richtung auf das jeweils andere Ende stufenförmig abnehmende Wandstärke auf. Im konkreten Fall handelt es sich um ein Asbestzementrohr mit einer Länge von 4—6 m bei einer Nennweite von 800 mm, wobei die gesamte axiale Erstreckung jedes Verstärkungsringes 11 etwa 400 mm beträgt. Die axiale Erstreckung jeder einzelnen Stufe 13 mit Ausnahme der ersten Stufe 14, die außenseitig mit einer umlaufenden Nut 15 versehen ist, beträgt 60 mm.

Die Gesamtlänge des Verstärkungsringes 11 und auch die Länge der Stufen 13 und 14 wird von den jeweiligen Gegebenheiten abhängen. Es wird darauf ankommen, zwischen den beiden Haupterfordernissen, nämlich der Vermeidung von schädlichen Spannungsspitzen einerseits und der Wirtschaftlichkeit der Rohrherstellung andererseits ein Optimum zu finden.

Die Verbindung des in F i g. 1 dargestellten Rohres mit entsprechend ausgebildeten anderen Rohren zu einem Rohrstrang erfolgt in bekannter Weise unter Verwendung von biegsamen langgestreckten Verbindungselementen 16, die in einen umlaufenden Kanal eingeschoben werden, der jeweils von der Nut 15 und einer zweiten Nut 17 gebildet wird, die innenseitig an einer Muffe 18 angebracht ist F i g. 2 zeigt die Anordnung dieser Teile.

Die erste Stufe 14 des Verbindungsringes, die die Nut 15 trägt, ibt in der Weise ausgeführt daß der innere Ringbereich 19 etwa bis zu der gestrichelten Linie 20 mit einem Glasfasergewebe versehen ist, welches insbesondere in Längsrichtung der Rohre eine sehr hohe Reißkraft hat wohingegen die Reißkraft in Umfangsrichtung relativ gering ist Es kann sich dabei beispielsweise um Werte von 180 kp/cm² einerseits und um 10 kp/cm² andererseits handeln. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, daß in diesem Bereich des Verbindungsringes 11 eine Beanspruchung im wesentlichen nur in Längsrichtung des Rohres 10 auf Zug erfolgt.

Der äußere Ringbereich 21, an welchem die Nut 15 angebracht ist, besteht ebenfalls aus glasfaserverstärktem Kunststoff, wobei hier jedoch ein Gewebe verwendet wird, bei dem die Reißkraft in beiden Richtungen, also in Längsrichtung des Rohres 10 und in Umfangsrichtung etwa gleich groß ist und beispielsweise 180 kp/cm² beträgt. Dies ist deshalb erforderlich, weil dieser äußere Bereich 21 des Verbindungsringes 11 durch das in der Nut 15 befindliche Verbindungselement auch in erheblichem Maße Querkräfte und Biegekräfte aufzunehmen hat.

Die einstückige Herstellung des Verbindungsringes U mit den beiden Bereichen 19 und 21 ist ohne Schwierigkeiten durch Wickeln des Gewebes um die Endbereiche des Rohres 10 möglich, wobei das Gewebe durch ein Kunstharzbad läuft. Es ist lediglich erforderlich, daß nach Beendigung der Herstellung des inneren Ringbereiches 19 ein anderes Gewebe gewickelt wird, welches den äußeren Ringbereich 21 bilden soll. Im Ergebnis stellen jedenfalls die Ringbereiche 19 und 21 einen einheitlichen Körper dar.

Die Muffe 18 kann ebenfalls aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen, wobei hier auch ein Gewebe benutzt wird, dessen Eigenschaften denen jenes Gewebes entsprechen, welches für den äußeren Bereich 21 des Verbindungsringes verwendet wird. Auch hier gilt, daß durch die beiden Verbindungselemente 16, die an den beiden miteinander zu verbindenden Rohren und an der Muffe 18 angreifen, letztere — zusätzlich zu den Längskräften — auch in erheblichem Maße durch Querkräfte beansprucht wird. — Die Muffe 18 ist weiterhin mit nutförmigen Ausnehmungen für Dichtungsringe 22 versehen.

Der durch die Erfindung erzielbare technische Fortschritt wird insbesondere auch dann deutlich, wenn berücksichtigt wird, daß eine Wanddickensteigerung bei Asbestzement — unabhängig von den damit verbundenen größeren Aufwendungen — nicht in Frage kommt, da die spezifische Zugfestigkeit dieses Werkstoffes mit zunehmender Wanddicke abnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Unter Verwendung von Kupplungsgliedern zu einer zugfesten Rohrleitung zusammensetzbare Asbestzementrohre, an deren miteinander zu verbindenden Enden außenseitig jeweils ein aus Kunststoff bestehender Verbindungsring mittels Kleben angebracht ist, an dem das oder die Verbindungsglied(er) angreift bzw. angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Verbindungsringe (11) glasfaservertärkt sind und in Richtung vom freien Ende (12) zum anderen Ende des jeweiligen Rohres (10) eine abnehmende Wandstärke aufweisen, wobei die Glasfaserverstärkung Ober die gesamte radiale Dicke des inneren Ringbereiches (19) und des äußeren Ringbereiches (21) jedes Verbindungsringec (11) einen dem Asbestzementrohr (10) weitgehend angeglichenen Elastizitätsmodul bewirkt und die Glasfaserverstärkung im radial außen liegenden Ringbereich (21), an dem das Kupplungsteil (16) angreift, außerdem noch zur Aufnahme der auftretenden Querkräfte ausgelegt ist

2. Asbestzementrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Verbindungsringes (11) sich stufenweise verringert.

3. Asbestzementrohre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem jeweils zugeordneten Rohrende (12) zugekehrte Endabschnitt (14) jedes Verbindungsringes (11) eine konstante Wandstärke und eine Nut (15) zum Angriff des Kupplungsteiles (16) aufweist.