DE2646359A1

DE2646359A1 - Zugfeste rohrkupplung

Info

Publication number: DE2646359A1
Application number: DE19762646359
Authority: DE
Inventors: Petrus Marinus Acda
Original assignee: Polva Nederland BV
Current assignee: Polva Nederland BV
Priority date: 1975-10-27
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1977-05-12
Also published as: BE847640A; JPS5253525A; NL7512515A; FR2329928A1; FR2329928B1; NL181046B; NL181046C; US4097070A; GB1558396A; DE2646359B2

Description

PHK.120

Va/FF 24-9-1976

POLVA NEDERLAND B.V.
Afcio No. PHK 120

"Zugfeste Rohrkupplung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrkupplung zum zugfesten Miteinanderverbinden von Rohrenden, die ein rohrförmiges Kupplungsglied aus Kunststoff enthält. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Rohrkupplungen zum zugfesten Miteinanderverbinden von Hauptleitungsrohren aus Kunststoff, die zum Transportieren flüssiger Medien, wie Wasser, dienen.

In derartigen Hauptleitungen werden im allgemeinen Rohre mit einem Durchmesser von 50 mm und grosser verwendet. Zum Miteinanderverbinden derartiger Kunststoffrohre werden häufig Konstruktionen angewandt, bei denen die Zugfestigkeit mit Hilfe sogenannter

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Sleherungsschnüre erhalten wird, die in Kammern eingeführt werden, die durch einander gegenüber liegende Nuten in der Aussenwand auf den Rohrenden festgeleimter oder -geschwelsster Keilbuchsen und in der Innenwand einer umschliessenden Muffe gebildet werden. Derartige Konstruktionen weisen im wesentlichen folgende Nachteile auf: Wenn die Muffe auf Zug beansprucht wird, tritt in der Muffenwand eine Zugspannung auf, die an den Stellen der Nuten Spannungskonzentrationen in der Muffenwand hervorruft. In der Praxis stellt sich heraus, dass Zugbelastungen, gegebenenfalls in Verbindung mit Biegebelastungen, vielfach zu Bruch in der Muffe an den Stellen der Nuten führen. Das Anbringen der Sicherungsschnüre erfolgt dadurch, dass diese über eine Oeffnung in der Muffenwand tangential in die' Kammern eingeführt werden, die durch einander gegenüber liegende Nuten der Muffe und der auf den zugfest miteinander zu verbindenden Rohrenden befestigten Keilbuchsen gebildet werden. Wenn die Rohrenden nicht auf richtige Weise in bezug aufeinander ausgerichtet sind und die Nuten in den Keilbuchsen und der Muffe nicht genau über ihren ganzen Umfang einander gegenüber liegen, ergeben sich Schwierigkeiten beim Anbringen der Sieherungsschnüre. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass dies eine der wichtigsten Ursachen für das Abbrechen der Sicherungsschnüre beim Einführen in die Kammern ist.

Auch kommt es vor, dass die Enden der Sicherungsschnüre, die nicht in die Kammern eingeführt werden

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können, abgesägt werden. Bel unvollständig eingeführten Schnüren treten unter dem Einfluss der Zugbelastung unzulässige Spannungslconzentration in der Muffenvand an den Stellen der Nuten auf, wodurch die Gefahr vor Bruch vergrössert wird. Die Erfindung hat die Aufgabe, die genannten Nachteile zu beseitigen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einer zugfesten Kupplung dadurch gelöst, dass das rohrförmige Kupplungsglied an mindestens einem Ende auf der Innenseite mit mindestens einer ringförmigen Profilierung versehen ist, die nach Montage in axialer Richtung nichtlösbar mit einer ringförmigen Gegenprofilierung auf der Aussenwand eines an einem Rohrende angeformten Keilendes zusammenwirkt, wobei das Kupplungsglied an der Stelle der inneren Profilierung mit Längsschlitzen versehen ist, und wobei zwischen dem Teil der Innenwand des Kupplungsgliedes, der frei von Längsschlitzen ist, und der Aussenwand des Keilendes eine Abdichtung aus elastischem komprimierbarem Material vorhanden ist,während die Rohrkupplung weiter eine um das Kupplungsglied passende Sicherung enthält, die nach dem Einführen des Keilendes in das Kupplungsglied um wenigstens den mit Längsschlitzen versehenen Teil des Kupplungsgliedes angebracht wird. Die Längsschlitze dienen zur Ermöglichung der Verbiegung der zwischen den Längsschlitzen liegenden segmentförmigen Wandteile des Kupplungsgliedes z.B. beim Einführen des Keilendes. Unter einer Gegenprofilierung auf der Aussenwand des Keilendes eines Rohres sind Nuten und Ränder

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zu verstehen, die durch eine spanabhebende Bearbeitung oder Verformung auf dem Keilende des Rohres gebildet oder durch Befestigung mit derartigen Profilierungen versehener Keilbuchsen auf dem Rohrende, z.B. durch Leimen oder Schweissen, erhalten sind.

Bei der zugfesten Kupplung nach der Erfindung wird durch Zusammenarbeit der Profilierung auf der Innenwand des Kupplungsgiiedes und der Gegenprofilierung auf der Aussenwand der Keilenden und durch das Vorhandensein der Sicherung bewirkt, dass beim Auftreten axial gerichteter Zugkräfte die Keilenden das Kupplungsglied nicht verlassen können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Profilierung auf der Innenwand des Kupplungsgliedes aus mindestens einem nach innen hervorragenden ringförmigen Profil, das einen sägezahnförmigen Querschnitt aufweist, dessen schräge Seite zu der Oeffnung zum Einführen des Keilendes hin gerichtet ist, wobei dieses Profil nichtlösbar mit einer Nut entsprechenden Querschnittes in der Aussenwand des Keilendes, wie einer sich z.B. um das Rohrende befindenden Keilbuchse, zusammenarbeitet. Derartige Keilbuchsen können beim Verlegen des Rohrnetzes auf den Rohrenden befestigt werden oder bereits zuvor angebracht sein. Wenn es nicht möglich ist, die Rohrenden mit den profilierten Keilbuchsen zu versehen, wie z.B. bei einem Rohr aus einem Polyolefin, wie Polyäthylen, der Fall ist, ergibt sich noch eine andere Möglichkeit. Dabei wix"d derjenige Teil des Rohrendes, der in das

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Kupplungsglied eingeführt werden muss, auf eine Temperatur erhitzt, -bei der dieser Teil verformt werden kann, wonach der Durchmesser vergrössert wird, bis der Aussendurchmesser dem Innendurchmesser des Kupplungsgliedes entspricht. Dabei können zu gleicher Zeit die Gegenprofilierungen in der Aussenwand des Rohrendes dadurch angebracht werden, dass die Durchmesservergrösserung in einer dazu geeigneten Matrize stattfindet. Es ist natürlich auch möglich, wenn sich die Form der Gegenprofilierung dazu eignet, diese nach der Durchmesservergrösserung durch äussere Zerspanung anzubringen. Um radiale Verformung bei Zugbelastung des Rohrendes mit dem vergrösserten Durchmesser zu vermeiden, wird dieses Ende auf der Innenseite mit einer Stützbuchse versehen. Diese Stützbuchse besitzt vorzugsweise eine grössere Länge als der Teil, dessen Durchmesser vergrössert ist. Der Aussendurchmesser der Stützbuchse entspricht dem Innendurchmesser des Teiles des Rohrendes mit vergrössertem Durchmesser, während der Innendurchmesser der Stützbuchse vorzugsweise dem ursprünglichen Innendurchmesser des Rohrendes entspricht, so dass keine Verjüngungen gebildet werden. Dadurch, dass-die Buchse aus dem Rohrende hervorragt, wird eine Anliegefläche für eine Abdichtung erhalten. Die Buchse kann z.B. in dem Teil des Rohrendes mit vergrössertem Durchmesser durch Einpressen oder mittels einer Schrumpfverbindung befestigt werden.

Da die Stützbuchse einer äusseren Belastung beim Auftreten auf die Verbindung ausgeübter Zugkräfte

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und dem von der Abdichtung ausgeübten Druck ausgesetzt wird, empfiehlt es sich, dass die Stützbuchse aus einem Material besteht, das unter diesen Bedingungen keine oder nahezu keine Neigung zum Kriechen aufweist, wie Stahl, Polyvinylchlorid und Gemischen von Polyvinylchlorid und nachchloriertem Polyäthylen.

Falls die Profilierung des Rohrendes dadurch erhalten wird, dass eine Buchse mit einer mit Gegenprofilierungen versehenen Aussenwand auf dem Rohrende befestigt wird, wie oben auseinandergesetzt wurde, wird eine Anliegeflache für-eine Abdichtung erhalten, indem das Rohrende an dein in das Kupplungsglied einzuführenden Ende über eine geeignete Länge aus der Buchse hervorragt. Dabei wirkt der diesem Ende zugekehrte Rand der Buchse als Einschliessrand für die Abdichtung.

Die Enden des Kupplungsgliedes werden vorteilhafterweise mit einer Anzahl von Längsschlitzen versehen, die regelmässig über den Umfang verteilt sind. Diese Schlitze gestatten, dass die zwischen den Schlitzen liegenden segrnentförmigen Teile der Wand des Kupplungsgliedes nach innen oder nach aussen gebogen werden. Die segmentförmigen Teile müssen z.B. nach aussen gebogen werden, wenn Rohrenden miteinander gekuppelt werden müssen, bei denen der Aussendurchmesser des einzuführenden Keilendes grosser als der Innendurchmesser des Kupplungsgliedes an der Stelle der Profilierung ist.

Das Kupplungsglied ist auf der Innenwand auf der von der Oeffnung zum Einführen des Keilendes abge-

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kehrten Seite des mit einer ringförmigen Profilierung versehenen ¥andteila vorzugsweise mit einem ringförmig hervorragenden Rand versehen. Ein derartiger Rand kann mit der Innenwand des Kupplungsgiiedes ein Ganzes bilden. Nach einer günstigen Ausführungsform ist das Kupplungsglied an der genannten Stelle mit einer ringförmigen Aussparung versehen, in der ein Ring angebracht ist, dessen radiale Dicke grosser als die Tiefe der Aussparung ist. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform übersteigt die Dicke des Ringes die Tiefe der Aussparung um einen der Dicke der Keilbuchse auf oder an dem mit einer Stützbuchse versehenen Wandteil des in das Kupplungsglied eingeführten Rohrendes entsprechenden Betrag, so dass eine gute Sicherung· der Abdichtung erhalten wird. Zwischen einem Teil der Innenwand des Kupplungsgliedes, der frei von Längsschlitzen ist und der auf der von der Oeffnung zum Einführen des Rohrendes abgekehrten Seite des mit einer oder mehr Profilierungen und Längsschlitzen versehenen Wandteils liegt, und der Aussenwand des Keilendes ist eine Abdichtung aus einem elastischen konipri — mierbaren Material vorhanden. Die Abdichtungen bestehen im allgemeinen aus Ringen aus künstlichem oder natürlichem Gummi. Um eine gute Abdichtung zu erhalten, können verschiedene Konstruktionen Anwendung finden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Kupplungsgliedes zum Miteinanderverbinden zweier Rohrenden besteht die Abdichtung aus einem Ring aus elastischem verformbaren Material mit U-fürmigem QuerfacUiii L L, der zwei nach iiunui

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gerichtete Abdichtungszungen und einen Verbindungsteil enthält, der 'mittels eines Klemmringes in einer Nut in der Innenwand des Kupplungsgiiedes festgeklemmt ist. Die Sicherung kann aus einer einzigen Buchse aus Kunststoff oder Metall bestehen, die vor dem Einführen des Keilendes in das Kupplungsglied auf ein Rohrende aufgeschoben wird. Nach dem Einführen des Keilendes in das Kupplungsglied wird die Sicherungsbuchse über das Kupplungsglied geschoben und erwünschtenfalls festgeleimt oder -geschveisst. Nach dem Anbringen der Sicherungsbuchse kann das Keilende nicht mehr aus dem Kupplungsglied herausgezogen werden, weil verhindert wird, dass die segmentförmigen Teile des Kupplungsgliedes nach aussen gebogen werden. Die Sicherung kann naturgemäss auch aus einem oder¹ mehr Klemmringen bestehen.

Bei einer besonderen Ausführungsform einer Rohrkupplung nach der Erfindung, die ohne Beschädigung gelöst werden kann, nimmt der Innendurchmesser des mit einer Profilierung versehenen Teiles des Kupplungsgliedes zu der Einführungsöffnung hin kegelig zu. Dabei wird eine auf der Innenseite keilförmig ausgeführte Sicherungsbuchse verwendet,' die die zwischen den Längsschlitzen -Liegenden segmentförmigen Wandteile des Kupplungsgliedes beim Anbringen nach inixen drückt und bewirkt, dass die auf der Innenwand vorhandene Profilierung- mit der auf dem Keilende vorhandenen Gegenprofilierung zusammenarbeitet. Dabei wird erzielt, dass die Profilierung und die- Gogenprofilierung zusammenarbeitet. Dabei wird er-

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zielt, dass die -Profilierung und die Gegenprofilierung auf der Innenwand des Kupplungsgliedes bzw. auf der Aussenwand des Keilendes gut ineinander eingreifen. Um diesen Effekt zu erreichen, können naturgemäss auch Klemmringe verwendet werden. Bei Demontage der keilförmigen Sicherungsbuchse oder der Klemmringe kehren die segmentförmigen Teile in die ursprüngliche Lage zurück; die Kupplung ist dann lösbar.

Das Kupplungsglied kann zweiseitig ausgeführt sein und zum Miteinanderverbinden zweier Rohrenden dienen oder z.B. mit einem Abzweigungsstück, einem T-Stück oder einem Rohrende ein Ganzes bilden.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt ein doppelt ausgeführtes Kupplungsglied für Rohrenden, das mit einer Keilbuchse versehen ist;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines

Kupplungsgliedes für Rohrenden, das mit einer Keilbuchse versehen ist;

Fig. 3 eine Ausführungsform eines lösbaren Kupplungsgliedes, das mit einer Keilbuchse versehen ist;

Fig. K eine Ausführungsf orm eines Kuppluiigsgliedes für Rohrenden, das mit einer Stützbuchse versehen ist, und

Fig. 5 eine Ausführungsform eines lösbaren KuppluiigBgliedes für Rohrenden, das mit einer Stützbuchse

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versehen ist.

In Fig. 1 ist im Schnitt ein doppelt ausgeführtes rohrförmiges Kupplungsglied 1 mit aufgeschobener Sicherungsbuchse 2 und zwei Rohrenden 3 und 4 dargestellt Das Kupplungsglied 1 ist an beiden Enden mit zwei ringförmigen Rändern $A und 6A versehen. Das Kupplungsglied ist an beiden Enden mit Längsschlitzen J versehen, die ein radiales Verbiegen zwischen den Schlitzen liegender segmentförmiger Wandteile des Kupplungsgliedes 1 gestatten. Zwischen den mit Längsschlitzen versehenen Enden des Kupplungsgliedes 1 befindet sich in der Innenwand eine ringförmige Aussparung 8 zur Aufnahme eines Ringes 9· Der Ring 9 weist eine Dicke auf, die grosser als die Tiefe der Aussparung 8 in der Wand des Kupplungsgliedes 1 ist. Auf den Rohrenden 3 und 4 sind Keilbuchsen 10 und 11 durch Leimen befestigt, die zusammen mit den Rohrenden 3 und 4 sogenannte Keilenden bilden. Die Keilbuchsen 10 und 11 sind mit einer Gegenprofilierung in Form ringförmiger Nuten ^B und 6b versehen, deren Form der Form der Ränder ^A. und 6A entspricht. Auf den Rohrenden 3 und 4 liegen Dichtungsringe 12 und 13· Im montierten Zustand sind diese Ringe zwischen:-einem Rand des Ringes 9» der Innenwand des Kupplungsgliedes 1, einem Rand der Keilbuchse 10 oder 11 und der Aussenwand eines Rohrendes 3 oder 4 auf die in der Figur dargestellte Weise eingeschlossen. Auf diese Weise kann eine gasurid flüssigkeitsdichte Abdichtung erhalten werden. Bevor das Rohrende 3 i*¹ das Kupplun^sglied 1 eingeführt wird,

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wird die Sieherungsbuchse 2 auf eines der Rohrenden oder h aufgeschoben. Bei der in der Zeichnung dargestellten Form der Profilierung und der Gegenprofilierung werden zwischen den Längsschlitzen 7 liegende segmentförmige Teile beim Einführen der Rohrenden 3 und k auseinander gedrückt, bis die hervorragenden Ränder $A und 6a in die Nuten ^B und OB aufgenommen sind. Dann wird die Sicherungsbuchse 2 über· das Kupplungsglied geschoben. Die Sicherungsbuchse 2 kann erwünschtenfalls durch Leimen auf dem Kupplungsglied 1 befestigt werden. Es ist auch möglich, statt einer Sicherungsbuchse auf den mit Längsschlitzen versehenen Enden des Kupplungsgliedes 1 Klemmringe anzubringen.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines

Kupplungsgiiedes 1 dargestellt, bei der die Abdichtung aus einem einzigen U-förmigen Ring 22 besteht. Der Verbindungsteil 23 zwischen Dichtungszungen 24 und ist in einer Aussparung 26 in der Wand des Kupplungsgliedes 1 mittels eir.es Klemmringes 27 festgeklemmt. Die übrigen Ziffernbezeichnungen haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1. Die U-förmige Abdichtung 23/2^/25 besteht vorzugsweise aus einem elastischen verformbaren Material, wie natürlichem oder künstlichem Gummi. Die Dichtungszungen 2h und 25 können dabei mit verformbaren Rändern versehen sein, wodurch eine noch bessere Abdichtung ^egen das eingeführte Rohrende erhalten wird. Die Anwendung eines U-förmigen Ringes 23/2^t/25 verringert die Möglichkeit zur Bildung von

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Leckwegen um die Hälfte im Vergleich zu der Ausführungsform nach Fig. 1, während sich auch beim Einführen der Rohrenden in das Kupplungsglied der Ring nicht verschieben oder seine Lage ändern kann.

Fig. 3 zeigt im Schnitt ein lösbares Kupplungsglied 31 mit eingeführten Rohrenden 3 und k. Entsprechende Ziffernbezeichnungen haben die gleiche Bedeutung wie in den vorhergehenden Figuren. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Kupplungsglied 31 verwendet, dessen mit Rändern $A und 6A und Längsschlitzen 7 versehener Teil Jk mittels einer keilförmigen Buchse 33 nach innen gedrückt werden kann, derart, dass die Ränder 5A und 6a in die Nuten ^B und 6B gedrückt werden. Auf der linken Seite der Figur ist der Zustand angegeben, in dem eine keilförmige Buchse 32 bereits auf dem Teil 35 des Kupplungsgliedes 31 angebracht ist.

Die in den Figuren 1, 2 und 3 schematisch gezeigten Ausführungsformen sind insbesondere zur Anwendung beim Mxteinanderverbinden von Rohren aus Polyvinylchloiüd und Gemischen von Polja^riny 1 chlorid und nachchloriertem Polyäthylen geeignet, die keine oder nahezu keine Neigung zum Kriechen bei Belastung aufweisen. Die in den Figuren 4 und 5 dargestellten Konstruktionen sind insbesondere zxir Anwendung bei Polyäthylen geeignet, das diese Neigung wohl aufweist.

In den nachstehenden Figuren haben entsprechende Ziffernbezeichnungen die gleiche Bedeutung wie in den oj.! Fi garen.

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Fig. 4 zeigt zwei Rohrenden 43 und 44, die

z.B. durch Warmverformung trichterförmig erweitert sind. In der Aussenwand der trichtex'förmig erweiterten Rohrenden sind durch eine spanabhebende Bearbeitung die Nuten 5B und 6B angebracht. In den trichterförmig erweiterten Rohrenden sind Stützbuchsen 45 und 46 befestigt. Diese Stützbuchsen bestehen aus kriechbeständigem Material, z.B. Polyvinylchlorid,' Stahl oder einem anderen geeigneten Metall. Bei der dargestellten Konstruktion kann eine Neigung zum Kriechen des eingeklemmenten Rohrendes nicht oder nahezu nicht auftreten und jedenfalls nicht zu Undichtigkeiten der Kupplung führen. Fig. 5 zeigt noch im Schnitt ein lösbares Kupplungsglied, das ebenfalls insbesondere für Rohrenden aus nichtkriechbeständigem Material bestimmt ist. Es leuchtet ein, dass in den in den Figuren 4 und 5 dargestellten Konstruktionen ebenfalls ein U-förmiger Dichtungsring der in Fig. 2 dargestellten Art (23/24/25) unter Anpassung der Form des Kupplungsgliedes verwendet werden kann.

Die erfindungsgemässe zugfeste Rohrkupplung kann von ungeschultem Personal auf einfache Weise angebracht werden,während' die Möglichkeit, dass"die Kupplung dabei falsch angebracht wird, nahezu ausgeschlossen ist; eine falsche Montage kann ausserdem leicht festgestellt werden.

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PATENTANSPRUECHE:

M., Rohrkupplung zum zugfesten Miteinanderverbinden von Rohrenden, die ein rohrförmiges Kupplungsglied aus Kunststoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Kupplungsglied an wenigstens einem Ende auf der Innenseite mit mindestens einer ringförmigen Profilierung versehen ist, die nach der Montage in axialer Richtung nichtlösbar mit einer ringförmigen Gegenprofilierung auf der Aussenwand eines an einem Rohrende angeformten Keilendes zusammenarbeitet, wobei das Kupplungsglied an der Stelle der inneren Profilierung mit Längsschlitzen versehen ist, und wobei zwischen dem Teil der Innenwand des Kupplungsgliedes, der frei von Längsschlitzen 'ist, und der Aussenwand des Keilendes eine Abdichtung vorhanden ist, während die Rohrkupplung weiter eine um das Kupplungsglied passende Sicherung enthält, die nach dem Einführen des Keilendes in das Kupplungsglied um mindestens den mit Längsschlitzen versehenen Teil des Kupplungsgliedes angebracht wird.
2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung auf der Innenwand des Kupplungsgliedes aus mindestens einem nach innen hervorragenden ringförmigen Profil besteht, das einen sägezahnförmigen Querschnitt aufweist, dessen schräge Seite zu der Oeffnung zum Einführen des Keilendes hin gerichtet ist, wobei dieses Profil nichtlösbar mit einer Nut entsprechenden Querschnittes in der Aussenwand

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des Keilendes zusammenarbeitet.
3. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung aus einem Ring aus elastischem verformbarem Material mit U-förmigem Querschnitt besteht, der zwei nach innen gerichtete Dichtungszungen und einen Verbindungsteil enthält, der mittels eines Klemmrings in einer Nut in der Innenwand des Kupplungsgliedes festgeklemmt ist.

k. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des mit einer Profilierung versehenen Teiles des Kupplungsgliedes zu der EinführungsÖffnung hin kegelig zunimmt.

5· Rchrkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass die Sicherung aus einer auf der Innenseite keilförmig ausgeführten Buchse besteht, die die zwischen den Längsschlitzen liegenden segmentförmigen Wandteile des Kupplungsgliedes beim Anbringen nach innen drückt und bewirkt, dass die auf der I nenwand vorhandene Profilierung mit der auf dem Keilende vorhandenen Gegenprofilierung zusammenarbeitet.

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