DE2649173C3 - Rohrverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Dichtungen aus elastischem Material, die einen ringförmigen Querschnitt haben, sind zur Abdichtung der Verbindung zwischen zwei Rohren bekannt, von denen das eine ein glattes Ende und das andere einen Rohrschuß hat. Der Aufbau und die Bemessung derartiger Dichtungen führen dann zu Schwierigkeiten, wenn die zu verbindenden Rohre große Durchmesser haben, da dann die Gefahr besteht, daß das Dichtungsmaterial einem zu hohen Druck ausgesetzt wird, sobald die zu verbindenden Rohre nicht koaxial verlaufen. Dies ha! zur Folge, daß an einem Punkt des Umfangs der Dichtung eine Komprimierung auftritt, die größer ist als die, die notwendig ist, um die Dichtheit sicherzustellen.

Diese Komprimierung verringert einerseits die Lebensdauer des komprimierten Materials und kann außerdem dazu führen, daß sich die zu verbindenden Rohre berühren und gegenseitig beschädigen. Außerdem führt diese Komprimierung zu einer Verringerung der Dichtheit in dem diametral gegenüberliegenden Bereich.

Aus der GB-PS 9 16 623 ist eine Rohrverbindung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der der Ringabschnitt und der zylindrische Abschnitt jeweils in einer gesonderten Nut aufgenom men sind; beide Nuten haben unterschiedliche Durch messer. Wenn bei dieser Rohrverbindung eine Versetzung der Rohre und damit eine erhöhte Komprimierung der Dichtung in einem bestimmten Umfangibereich auftritt, kann das Material des Ringabschnittes wegen

ίο des unterschiedlichen Durchmessers der beiden Aufnahmenuten nicht in die andere Nut ausweichen, so daß das Dichtungsmaterial in diesem Bereich zu stark komprimiert und damit beschädigt wird. Außerdem ist es dabei Tiöglich, daß die beiden Rohre im Bereich des zylindrischen Dichtungsabschnittes in Berührung kommen und sine gegenseitige Beschädigung hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung für Rohre mit großem Durchmesser zu schaffen, bei der bei einer Versetzung der Rohre gegeneinander das Dichtungsmaterial nicht beschädigt wird und die Rohre nicht miteinander in Berührung kommen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Aufgrund dieser Ausbildung nehmen die beiden Abschnitte der Dichtung an der Unterstützung des glatten Endes des einen Rohres teil, wenn dessen Achse nicht mit der des Rohrschusses des anderen Endes zusammenfällt, da sich der Ringabschnitt der Dichtung so verformen kann, daß die gesamte Dichtungsaufnahmenut ausgefüllt ist und bei entsprechender Bemessung der Dichtung eine sich über die gesamte axiale Länge der Aufnahmenut erstreckende Auflagefläche ergibt Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Dichtung, wenn sie in der Nut des Rohrschusses ist, mit ihrem ringförmigen Abschnitt zum Boden des Rohrscbusses und mit ihrer axialen zylindrischen Verlängerung zur öffnung des Rohrschusses gerichtet ist Diese Anordnung erfordert außerdem, daß wenigstens eine konische divergierende Schrägfläche am Endabschnitt der Verlängerung des axialen Zylinders vorgesehen ist.

Es wurde festgestellt daß es von Vorteil ist, die Dichtung derart anzuordnen, daß ihr ringförmiger Abschnitt auf der Seite der öffnung des Rohrschusses liegt. Entsprechend den optimalen Verwendungsbedingungen der zuvor erwähnten Verbindung wird daher auch vorgeschlagen, daß der ringförmige Abschnitt, der in der Nut nahe dem Ende der Nut angeordnet ist, das der öffnung des Rohrschusses am nächsten liegt, während die axiale zylindrische Verlängerung in den Rohrschuß gerichtet ist

Um in diesem Falle eine freie Begrenzung beim Einführen des glatten Endes zu erhalten, ist der Endabschnitt der axialen zylindrischen Verlängerung abschrägungsfrei und hat folglich den gleichen Querschnitt wie der übrige Teil der axialen zylindrischen Verlängerung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 5 beispielsweise verlängert Es zeigt

Fig. 1 einen radialen Längsschnitt eines Endes des Rohrschusses und der zugehörigen Dichtung gemäß der Erfindung, wobei diese Teile vor der Anordnung der Dichtung in dem Rohrschuß getrennt sind,

F i g. 2 den Rohrschuß der F i g. 1 und die Dichtung in

t>5 ihrer Aufnahme ebenso wie den Abschnitt des glatten Endes,

Fig.3 die zwischen dem glatten Ende und dem Rohrschuß hergestellte Verbindung, wenn die Achsen

der beiden Elemente zusammenfallen,

Fig.4 eine Verbindung mit einer Versetzung der Achsen der beiden Elemente, und

F i g. 5 den Rohrschuß eines Rohres, wobei die in der Nut dieses Rohrschusses angeordnete Dichtung mit ihrem ringförmigen Abschnitt zur öffnung hin angeordnet ist, ebenso wie den Abschluß des glatten Endes eines weiteren Rohres.

Die Dichtung gemäß der Erfindung ist in F ΐ g. 1 in freiem Zustand gezeigt und mit G bezeichnet Sie ist dazu bestimmt, die Dichtheit der Anordnung !zwischen dem Rohrschuß E eines zweiten Rohres und dem glatten Ende t/eines ersten Rohres herzustellen.

Der Rohrschuß E hat einen Innendurchmesser D1, der um einen Betrag größer als der Außendurchmesser DI des glatten Endes ist, der notwendig ist, damit das Einführen des einen Rohres in das andere ohne Schwierigkeiten erfolgt. Um dieses Einführen zu begünstigen, sind außerdem Schrägflächen 1 und 2 jeweils an der öffnung des Rohrschusses E und dem Abschluß des glatten Endes U vorgesehen. Die Innenfläche des Rohrschusses hat eine Ringnui 3, die bei dem gezeigten Beispiel zylindrisch ist und eine Länge L und einen Innendurchmesser D 3 hat.

Die mittlere Fläche bei halber Breite der Dichtung G verläuft längs eines Zylinders. Die Dichtung hat einen Ring 4 an ihrem zu dem Rohrschuß gewandten Ende und eine damit einstückig ausgebildete zylindrische Verlängerung 5, die zu dem glatten Ende U gerichtet ist Der Durchmesser Dm des mittleren Zylinders der Dichtung G ist etwa gleich dem Durchmesser D 3 am Boden der Nut 3. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Durchmesser Dm etwas größer als der Durchmesser D 3. Der Außendurchmesser D 4 des Ringes 4 ist wesentlich größer als der Durchmesser D 3 der Nut ebenso wie in geringerem Maß der Durchmesser D 5 der zylindrischen Verlängerung 5 des Ringes. Diese Abmessungsverhältnisse sind nur beispielsweise angegeben, da, wie bereits erwähnt wurde, die Bemessung von Dichtungen mit radialer Kompression bezüglich des Rohrschusses und des glatten Endes von Rohren, die sie ausstatten, bekannt ist

Zu beachten ist auch, daß der zylindrische Teil S der Dichtung an seinem Ende eine äußere Schrägfläche 6 und eine innere Schrägfläche 7 hat.

Die Umfangskontraktion, die notwendig ist, um die Dichtung G in der Nut 3 entsprechend F i g. 2 anzuordnen, erfordert es, daß sich ihre mittlere Fläche bei halber Breite in das Innere des mittleren Zylinders mit dem Durchmesser Dm zusammenzieht, um eine so kegelstumofförmige, nach außen divergierende Form anzunehmen. In dieser Lage kann der mit der Dichtung G ausgestattete Rohrschuß das glatte Ende U aufnehmen. Aufgrund der inneren Schrägfläche 7 kann das glatte Ende in die Dichtung G eindringen, ohne ihren äußeren frontalen Abschnitt zwischen den beiden Schrägflächen 6 und 7 zu beschädigen, obwohl die Dicke der Dichtung selbst in ihrem zylindrischen Teil größer ist als die Tiefe der Nut 3. Die Schrägfläche 7 vermeidet daher jedes Herausziehen. Die Dichtung hat deshalb auf jeden Fall eine innere Schrägfläche und, falls sie zufälligerweise mit dem Inneren nach außen gedreht wird, eine zweite äußere Schrägfläche 6. Daher ist der Querschnitt der Dichtung im Ruhezustand bezüglich ihrer Längsachse symmetrisch.

Das Einführen des platten Endes U entsprechend F i g. 3 exakt koaxial zu dem Rohrschuß E führt daher nur dazu, daß der Ring 4 der Dichtung G komprimiert wird. Die Kompression des Ringes beträgt, damit er die Dichtheit sicherstellt, z. B. etwa 20%. In dieser koaxialen Stellung der beiden Elemente C/und £ bleibt jedoch da? Innere der Verlängerung 5 der Dichtung G von dem Äußeren des glatten Endes Udurch einen ringförmigen Zwischenraum 8 getrennt Diese Anordnung setzt voraus, daß das Rohr, das mit dem glatten Ende U abschließt über seine gesamte Länge außerhalb des Rohrschusses £ vollkommen abgestützt ist Es ist daher eine geeignete Aufschüttung am Boden des Verlegungsgrabens notwendig, damit es nicht nur mit seinem eigenen, nicht gezeigten Rohrschuß am anderen Ende des Rohrs aufliegt Diese Anordnung bleibt im übrigen nur insoweit erhalten, als keine Bodenbewegung dieses Gleichgewicht beeinträchtigt

Fig.4 zeigt ein Beispiel dafür, das eintreten kann, wenn eine Bodenbewegung nach der Verlegung oder eine Unaufmerksamkeit bei der Verlegung das eine der beiden Rohrelemente gegenüber dem anderen um eine radiale Strecke χ versetzt Das in dieser Figur gezeigte Beispiel ist insoweit relativ einfach, als die beiden Achsen parallel bleiben. In der Praxis ist es wenig wahrscheinlich, daß eine solch spezielle Bewegung auftreten kann und es ist wahrscheinlicher daß gleichzeitig eine leichte Winkelversetzung in den zulässigen Grenzen unter Berücksichtigung des Spiels zwischen dem glatten Ende und dem Rohrschuß auftritt. Einen derartigen Fall in der Zeichnung im einzelnen zu beschreiben, wurde als nicht notwendig angesehen, da die Dichtung derart bemessen ist, daß sie zufriedenstellend ist, wie auch die jeweiligen Lagen der beiden Achsen innerhalb der zuvor erwähnten zulässigen Grenzen sind.

Um derartigen Versetzungen entgegenzuwirken, wird die Dichtung und insbesondere die Dicke der Verlängerung 5 in der folgenden Weise berechnet

Die Kompression des Ringes überschreitet, selbst wenn sie durch eine Versetzung der Rohre erhöht wird, niemals das ohne Beschädigung des gewählten Elastomers zulässige Maß.

Pas Gesamtvolumen der Dichtung, die in der Nut angeordnet wird, ist stets größer als das Volumen dieser Nut, obwohl stets ein ausreichender Zwischenraum Y zwischen dem glatten Ende U und dem Rohrschuß E vorhanden ist, damit keine Berührung "wischen diesen Elementen auftritt.

Diese Aufnahme durch einen Teil der Dichtung, die Verlängerung des Ringes, von Belastungen infolge einer Versetzung vermeidet so die Zerstörung des Elastomers des Ringes, die nur auftreten kann, wenn dieser zu sehr komprimiert wird. Dagegen begrenzt die Tatsache, auf einen Ring mit geringer axialer Abmessung den Teil der Dichtung verringert zu haben, der abdichten soll, die iCrätte, die zur Montage der Verbindung notwendig sind. Der Schub, der notwendig ist, um die Reibungskräfte zu überwinden und den Elastomer zu komprimieren, ist tatsächlich viel stärker, wenn die Dichtung unter der Annahme der Mitwirkung gegen das Zusammendrücken bei einer Ve Setzung in dem Verhältnis, das für die Dichtheit notwendig ist, komprimiert wird.

Zu beachten ist auch, daß die Berührungsfreiheit, die durch diese Anordnung garantiert wird, eine elektrische Diskontinuität sicherstellt, wenn die so verbundenen Rohre aus Metall bestehen.

Die in F i g. 5 g^eigte Verbindung ist zwischen dem Rohrschuß Ea eines ersten Rohres und dem glatten Ende Ua eines zweiten Rohres hergestellt.

Die Dichtung G, die in der Nut 3a des Rohrschusses

aufgenommen ist, wird wie folgt angeordnet: Ihr Ring 4a wird gegen die öffnung des Rohrschusses gerichtet, während ihre axiale zylindrische Verlängerung 5a gegen den Boden des Rohrschusses gerichtet wird.

Der Endabschnitt 9 der zylindrischen Verlängerung 5a ist von jeder Abschrägung frei und hat daher den gleichen Querschnitt wie der übrige Teil der zylindrischen Verlängerung 5a.

Diese Art der Anordnung ist aus folgendem Grund

besonders vorteilhaft:

Wenn der interne Druck, wenn die Verbindung montiert ist, auf die Dichtung wirkt, kann diese nicht teilweise nach außen über den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem glatten Ende Ua und der Schrägfläche la des Rohrschusses herausgetrieben werden, da die Masse des Ringabschnittes Aa dem entgegenwirkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Rohrverbindung, bestehend aus einer Dichtung, die in einer ringförmigen Nut an der Innenseite des Rohrschusses aufgenommen ist und einen Ringabschnitt aufweist, der zwischen dem glatten Ende eines ersten Rohres und dem Rohrschuß eines zweiten Rohres radial komprimiert ist, und deren Ringabschnitt mit einem zylindrischen Teil mit glatter Außenseite verbunden ist, der wenigstens eine seitliche Verlängerung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (5,5a,) auch an der Innenseite glatt ist, daß bei normalen Fluchtungsbedingungen zwischen den beiden Rohren, d. h, wenn die Rohre koaxial sind, der zylindrische Abschnitt (5,5a) der Dichtung von der Außenseite des glatten Endes (U, Ua) des ersten Rohres durch einen ringförmigen Zwischenraum (8) getrennt ist, daS die Nut (3, 3a,¹ zur Aufnahme der Dichtung einen gleichmäßigen zylindrischen Bodendurchmesser (D 3) aufweist, daß die radiale Tiefe der ringförmigen Nut (halbe Differenz zwischen D 3 und D1) geringer als die Dicke (Differenz zwischen Dm und D 5) des zylindrischen Abschnittes (5,5a) ist. und daß der Flächeninhalt des axialen Querschnitts der ringförmigen Nut (3, 3a) geringer als der Flächeninhalt des axialen Querschnitts der Dichtung (G)isi.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daf< der axiale Querschnitt der Dichtung (C) bezüglich der Längsachse des Querschnittes symmetrisch ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringauschnitt (4a) in der Nut (3a) nahe dem Ende der Nut angeordnet ist, das dem Ende des Rohrschusses (Ea) am nächsten liegt, während die axiale zylindrische Verlängerung (5a) zum Inneren des Rohrschusses (Ea^gerichtet ist

4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (9) der axialen zylindrischen Verlängerung (5ayabschrägungsfrei ist und daher den gleichen Querschnitt wie der übrige Teil der axialen zylindrischen Verlängerung (4a,>hat